KR20230087130A - A method for generating 3d digital twin model for gas pressure regulating equipment and monitoring thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 정압 설비 모니터링에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 디지털 트윈을 이용한 가스 정압 설비 모니터링 방법에 관한 것이다. The present invention relates to constant pressure facility monitoring, and more particularly, to a gas constant pressure facility monitoring method using a digital twin.
도시가스는 배관을 통하여 수요자에게 공급되는 원료용 가스로서 주로 천연가스를 원료로 사용하며, 사용이 편리하고 높은 효율성으로 가정, 영업소, 산업체 등에서 다양한 용도로 사용되고 있다. City gas is a raw material gas supplied to consumers through pipes, and mainly uses natural gas as a raw material.
여기서, 천연가스는 지하 깊은 곳에서 오랜 시간 누적된 퇴적물 등에서 발생하는 발열량이 높은 에너지 자원으로 주성분 중 약 89% 이상이 메탄 (CH4) 으로 구성되어 있고, 특히 액화천연가스 (LNG : Liquefied Natural Gas) 는 가스전에서 추출한 천연가스를 저장 및 수송이 용이하게 하기 위해 -162℃로 액화시켜 부피를 1/600로 압축시킨 무색 투명의 액체를 지칭한다. Here, natural gas is an energy resource with a high calorific value generated from sediment accumulated for a long time deep underground, and about 89% or more of its main component is methane (CH 4 ), and in particular, liquefied natural gas (LNG) ) refers to a colorless and transparent liquid obtained by compressing the volume to 1/600 by liquefying natural gas extracted from a gas field at -162°C to facilitate storage and transportation.
이와 같은 무색 투명의 액체는 한국가스공사의 기화설비를 통해 기화되어 천연가스 상태로 배관을 통하여 수요가에게 공급되며 이를 도시가스라 지칭한다. This colorless and transparent liquid is vaporized through the gasification facility of Korea Gas Corporation and supplied to consumers through pipes in the form of natural gas, which is referred to as city gas.
도 1 에 나타난 바와 같이, 도시가스의 공급은 공급관리소로부터 일반도시가스사업자를 거쳐 소비자에게 공급되는 계통을 거치고 있으며, 이러한 과정에서 각 단계에 맞는 적절한 압력으로 가스 공급 압력을 안전하게 관리하기 위한 복수의 가스 정압기 (가스 정압 설비) 가 필수적으로 요구된다. As shown in FIG. 1, the supply of city gas goes through a system that is supplied to consumers from the supply management office through general city gas operators, and in this process, a plurality of A gas regulator (gas regulator) is essential.
즉, 가스 정압 설비란 도시가스의 압력을 사용처에 맞게 감압하여 2차 측의 압력을 허용범위 내의 압력으로 유지하는 정압 기능과 가스의 흐름이 존재하지 않는 경우에 밸브를 완전히 폐쇄하여 압력 상승을 방지하는 폐쇄 기능을 가진 설비를 의미할 수 있다. In other words, the gas constant pressure facility reduces the pressure of city gas according to the place of use and maintains the pressure on the secondary side within the allowable range, and prevents pressure rise by completely closing the valve when there is no gas flow. It may mean a facility with a closing function to
정압기는 도 1 에도 표시된 바와 같이 지구 정압기와 지역 정압기, 그리고 단독 정압기를 포함한다. As shown in FIG. 1, the voltage regulator includes a global voltage regulator, a local voltage regulator, and a single voltage regulator.
정압기 중에서 가장 큰 규모인 지구정압기 (City Gate Governor) 는 일반도시가스사업자의 소유 시설로써 가스도매 사업자 (한국가스공사) 로부터 공급받은 도시가스의 압력을 1차적으로 낮추기 위해 설치하는 정압기를 나타낸다. The city gate governor, which is the largest of the pressure regulators, is a facility owned by a general city gas business operator and is installed to primarily lower the pressure of city gas supplied from a gas wholesale operator (Korea Gas Corporation).
또한, 지역 정압기 (District Governor) 역시 일반도시가스사업자의 소유 시설로서 지구 정압기 또는 가스도매사업자로부터 공급받은 도시 가스의 압력을 낮추어 다수의 사용자에게 가스를 공급하기 위해 설치하는 정압기를 나타낸다. 도 2 는 예시적인 지역 정압기를 나타낸다. Also, a district governor is a facility owned by a general city gas business operator and is installed to supply gas to multiple users by lowering the pressure of city gas supplied from a district governor or a gas wholesaler. 2 shows an exemplary local pressure regulator.
단독 정압기는 건물주의 소유 시설로 해당건물에 단독으로 설치되어 사용되는 정압기를 나타낸다. A single pressure regulator is a facility owned by the building owner, and indicates a pressure regulator that is installed and used alone in the building.
이러한 정압기는 도시가스 공급 계통에 있어서 안전 및 환경오염 (지구 온난화) 관리 등을 위해 필수적으로 요구되는 중요 설비로서, 현재 전국 각 지역의 34개 일반도시가스사업자에 의해 설치 및 관리되고 있다. 다만, 특별한 교체 주기 없이 설치 후 반영구적으로 사용되고 있어 가스 정압기 및 그 부속 시설의 노후화에 따른 위험성 증대 문제가 대두되고 있다. These pressure regulators are essential facilities required for safety and environmental pollution (global warming) management in the city gas supply system, and are currently installed and managed by 34 general city gas operators in each region of the country. However, since it is used semi-permanently after installation without a special replacement cycle, the problem of increased risk due to aging of the gas regulator and its auxiliary facilities is emerging.
정압기의 안정성 담보를 위해 지구 및 지역 정압기에 대해 2년에 1회 이상 분해 점검을 실시하도록 하고 있으나, 도시가스사들에 의한 자체 실시 및 단독 정압기에 대한 비전문가 분해 점검 등과 같이 안전 사고에 대한 우려가 존재하고 있다. In order to ensure the stability of the rectifier, disassembly and inspection of the district and regional rectifier is required to be carried out at least once every two years, but there are concerns about safety accidents such as self-conduct by city gas companies and non-professional disassembly and inspection of a single rectifier. are doing
보다 구체적으로, 가스 정압 플랜트의 안정적인 운영 및 안전 관리를 위한 노력의 일환으로, 가스 정압 플랜트에 대해서는 90년대 후반 정착된 원격 감시 제어 (SCADA, Supervisory Control And Data Acquisition) 가 적용되어 관리 시스템을 구축하고 상황실 (통합 관제실) 을 운영하여 24시간 상시 모니터링을 수행하고 있다. 해당 관리 시스템은 90년대 말 정착 후 큰 변화 없이 유지되고 있다. More specifically, as part of efforts for stable operation and safety management of gas constant pressure plants, the remote monitoring control (SCADA, Supervisory Control And Data Acquisition) established in the late 1990s was applied to gas constant pressure plants to build a management system. A situation room (integrated control room) is operated to conduct 24-hour monitoring. This management system has been maintained without major changes since it was established in the late 1990s.
그러나 일반도시가스사업자는 가스 정압 플랜트의 원격 감시 장치와 통합 안전 관리시스템을 통하여 가스의 공급 중지 및 사고 발생에 대한 신속한 조치 및 확산 방지 대응에 초점을 두고 있을 뿐, 사고나 중지를 미연에 방지할 수 있는 기술적 접근이 어려운 상태이다. 또한, 도시가스 플랜트 설비는 90년대 후반 구축된 시스템으로서 정압기 및 부속시설 노후화로 인한 위험성이 증대되고 있는 상태이다. However, general city gas business operators focus only on quick measures and countermeasures against the spread of gas supply stoppage and accidents through the remote monitoring device and integrated safety management system of gas constant pressure plants, and cannot prevent accidents or stoppages in advance. technical access is difficult. In addition, city gas plant facilities are systems built in the late 1990s, and the risk due to deterioration of pressure regulators and auxiliary facilities is increasing.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 목적은 디지털 트윈을 기반으로 하는 가스 정압 설비에 대한 모니터링 방법 및 시스템의 구축에 관한 것으로서, 빅데이터 및 인공지능을 통한 가스 정압 플랜트의 디지털트윈 스마트 관리 시스템을 구축하는 것이다. One object of the present invention to solve the above problems is to build a monitoring method and system for gas constant pressure facilities based on digital twin, and a digital twin smart management system for gas constant pressure plants through big data and artificial intelligence. is to build
또한, 보다 구체적으로 가스 플랜트 정압 설비의 운영, 부품 교체 주기 예측, 사고 발생 시 후속단 연쇄반응 확산피해 범위를 예측하는 인공지능 운영 및 유지 보수 플랫폼을 제공하고, 실제 가스 정압 플랜트와 3 차원 정압 플랜트를 디지털 트윈으로 구현하여, 센서 데이터를 맵핑, 다자간 협업이 가능한 클라우드 기반 웹 서비스인 가스 정압플랜트 디지털 트윈 스카다 통합관제 시스템을 구축하는 것이다. 나아가, UX/UI 기반 현장과 상황실 HMI 구축을 통한 향후 원격 관리 및 비대면 검사 활용 가능성을 증대할 수 있는 가스 정압 설비의 모니터링 방법 및 시스템을 제공하는 것이다. In addition, more specifically, it provides an artificial intelligence operation and maintenance platform that predicts the operation of gas plant constant pressure facilities, predicts parts replacement cycle, and spread damage range of subsequent chain reactions in the event of an accident. is implemented as a digital twin to build a digital twin SCADA integrated control system for gas constant pressure plants, a cloud-based web service that enables mapping of sensor data and multilateral collaboration. Furthermore, it is to provide a monitoring method and system for gas constant pressure facilities that can increase the possibility of using remote management and non-face-to-face inspection in the future through the establishment of UX/UI-based field and situation room HMI.
또한, 본 발명의 일 목적은 이와 같은 가스 정압 설비에 대한 디지털 트윈을 구현하기 위한 3차원 모델링을 구현함에 있어서 가스 정압 설비를 구성하는 각 컴포넌트들 각각에 대한 디테일 정도를 결정함으로써 원격 관리 및 현장에 대한 정보 제공이 가능하고 또한 제작된 3차원 모델에 대한 가이드 라인으로서 3차원 모델의 거래 역시 활성화시킬 수 있는 모델링 기준을 제공하는 것이다. In addition, one object of the present invention is to determine the degree of detail for each component constituting the gas constant pressure facility in realizing the 3D modeling for realizing the digital twin for the gas constant pressure facility, so that remote management and on-site As a guideline for the manufactured 3D model, it is possible to provide information on the 3D model and to provide modeling standards that can also activate the transaction of the 3D model.
다만, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.However, the problem to be solved by the present invention is not limited thereto, and may be expanded in various ways without departing from the spirit and scope of the present invention.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 트윈을 이용한 가스 정압 설비 모니터링 방법은, 컴퓨팅 디바이스에 의해 수행되고, 상기 방법은, 출력되는 가스의 압력을 미리 결정된 압력 범위 이내로 제어하는 가스 정압 설비에 대한 3차원 디지털 트윈 모델을 생성하는 단계; 상기 가스 정압 설비에 구비된 적어도 하나 이상의 센서로부터 측정값 정보를 수신하는 단계; 및 상기 측정값 정보 및 상기 3차원 디지털 트윈 모델을 기반으로 상기 가스 정압 설비에 대한 시각적 상태 정보를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. A gas constant pressure facility monitoring method using a digital twin according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is performed by a computing device, and the method includes controlling the pressure of the output gas within a predetermined pressure range. Creating a 3D digital twin model for gas constant pressure equipment; receiving measurement value information from at least one sensor provided in the gas constant pressure facility; and providing visual state information on the gas constant pressure facility based on the measured value information and the 3D digital twin model.
일 측면에 따르면, 상기 가스 정압 설비에 대한 3차원 디지털 트윈 모델을 생성하는 단계는, 상기 가스 정압 설비를 구성하는 복수의 컴포넌트들에 대해 각각 3차원 디지털 트윈 모델 컴포넌트를 생성하도록 구성되고, 상기 복수의 컴포넌트들 각각에 대한 각각의 3차원 디지털 트윈 모델 컴포넌트는 복수의 디테일 정도 (Level of detatil, LOD) 중 어느 하나를 가지도록 결정될 수 있다. According to one aspect, the step of generating a 3D digital twin model for the gas constant pressure facility is configured to generate a 3D digital twin model component for each of a plurality of components constituting the gas constant pressure facility, and the plurality of Each 3D digital twin model component for each of the components of may be determined to have one of a plurality of levels of detail (LOD).
일 측면에 따르면, 상기 복수의 LOD 는, 제 1 레벨, 제 2 레벨, 제 3 레벨, 제 4 레벨 및 제 5 레벨을 포함하고, 상위 레벨 LOD 의 3차원 디지털 트윈 모델 컴포넌트는 하위 레벨 LOD 의 3차원 디지털 트윈 모델 컴포넌트보다 더 높은 해상도 또는 더 높은 폴리곤 수를 가지도록 구성되며, 제 2 레벨 이하의 레벨은, 컴포넌트의 외형 모델링이 가능한 디테일 정도를 나타내고, 제 3 레벨은, 컴포넌트의 외형 모델링, 컴포넌트에 포함된 벨브의 가시화, 컴포넌트에 표현되는 수치 또는 게이지의 확인이 가능한 디테일 정도를 나타내고, 제 4 레벨 이상의 레벨은, 컴포넌트의 외형 모델링, 컴포넌트에 포함된 벨브의 가시화, 컴포넌트에 표현되는 수치 또는 게이지의 확인, 컴포넌트에 대한 분해 또는 결합을 위한 서브 컴포넌트들에 대한 모델링이 가능한 디테일 정도를 나타낼 수 있다. According to one aspect, the plurality of LODs include a first level, a second level, a third level, a fourth level, and a fifth level, and the 3D digital twin model component of the higher level LOD is the third level of the lower level LOD. It is configured to have a higher resolution or a higher number of polygons than the dimensional digital twin model component, the level below the second level represents the degree of detail that can model the external appearance of the component, and the third level is modeling the external appearance of the component, the component Indicates the level of detail that can be confirmed by the visualization of valves included in, the numerical values or gauges expressed in components, and the fourth level or higher levels are modeling the external appearance of components, visualization of valves included in components, and numerical values or gauges expressed in components. It can indicate the degree of detail that can be modeled for subcomponents for identification, decomposition or combination of components.
일 측면에 따르면, 상기 3차원 디지털 트윈 모델 컴포넌트들 중, 파이프 지지대는 제 1 레벨의 LOD 를 가지고, 플랜지, 볼트 및 너트를 포함하는 파이프 외부 컴포넌트는 제 2 레벨의 LOD 를 가지고, 메인 벨브, 센싱 벨브, 압력계, 차압계 및 안전 벨브는 제 3 레벨의 LOD 를 가지고, 압력 기록 장치, 필터, 긴급 차단 밸브 (Slam Shut Off Valve, SSV) 및 조정기는 제 4 레벨의 LOD 를 가지도록 구성될 수 있다. According to one aspect, among the 3D digital twin model components, the pipe support has a first level LOD, the pipe external components including flanges, bolts and nuts have a second level LOD, and the main valve, sensing A valve, a pressure gauge, a differential pressure gauge, and a safety valve may have a third level LOD, and a pressure recording device, a filter, an emergency shut off valve (SSV), and a regulator may have a fourth level LOD.
일 측면에 따르면, 상기 3차원 디지털 트윈 모델 컴포넌트들 중, 안전 밸브는 메인 벨브, 소형 벨브 및 압력계보다 높은 해상도 또는 폴리곤 수를 가지도록 구성되고, 센서 게이지, 차압 게이지 및 자기압력 기록계는 상기 안전 벨브보다 높은 해상도 또는 폴리곤 수를 가지도록 구성되고, 조정기 및 긴급 차단 밸브는 상기 센서 게이지, 차압 게이지 및 자기압력 기록계보다 높은 해상도 또는 폴리곤 수를 가지도록 구성될 수 있다. According to one aspect, among the 3D digital twin model components, a safety valve is configured to have a higher resolution or polygon count than a main valve, a small valve, and a pressure gauge, and a sensor gauge, a differential pressure gauge, and a magnetic pressure recorder are configured to have a higher resolution than a main valve, a small valve, and a pressure gauge. It is configured to have a higher resolution or number of polygons, and the regulator and emergency shut-off valve may be configured to have a higher resolution or number of polygons than the sensor gauge, differential pressure gauge and magnetic pressure recorder.
일 측면에 따르면, 상기 3차원 디지털 트윈 모델은, 디퓨즈 (Diffuse) 맵, 스페큘러 (Specular Map) 맵, 투명 (Alpha) 맵, 노멀 (Normal) 맵, 변위 (Displacement) 맵을 포함하는 복수의 텍스처 (Texture) 매핑 (Mapping) 유형들 중, 적어도 디퓨즈 맵, 투명 맵 및 노멀 맵 텍스처를 포함하도록 구성될 수 있다. According to one aspect, the 3D digital twin model includes a plurality of textures including a diffuse map, a specular map, an alpha map, a normal map, and a displacement map. (Texture) Among mapping types, it may be configured to include at least a diffuse map, a transparent map, and a normal map texture.
일 측면에 따르면, 상기 방법은, 상기 시각적 상태 정보를 제공하는 단계 이전에, 미리 학습된 인공 신경망 기반의 수명 관리 및 예지 보전 모델에 상기 측정값 정보를 입력하는 것에 의해 상기 가스 정압 설비를 구성하는 복수의 컴포넌트들 중 적어도 하나에 대한 수명 종료 근접 여부 또는 고장 수리 필요 여부를 결정하는 단계를 더 포함하도록 구성될 수 있다. According to one aspect, the method configures the gas constant pressure facility by inputting the measured value information to a life management and predictive maintenance model based on a pre-learned artificial neural network before the step of providing the visual state information. It may be configured to further include determining whether at least one of the plurality of components is near end of life or whether repair is required.
일 측면에 따르면, 상기 가스 정압 설비에 대한 시각적 상태 정보를 제공하는 단계는, 상기 측정값 정보에 따라 상기 3차원 디지털 트윈 모델을 구성하는 복수의 컴포넌트들 중 적어도 하나의 표시 형태를 상이하게 출력하도록 구성될 수 있다. According to one aspect, the providing of visual state information on the gas constant pressure facility may include outputting a display form of at least one of a plurality of components constituting the 3D digital twin model differently according to the measured value information. can be configured.
일 측면에 따르면, 상기 가스 정압 설비에 대한 시각적 상태 정보를 제공하는 단계는, 상기 예지보전 단계에 따라 수명 종료가 근접하다고 결정된 상기 가스 정압 설비의 컴포넌트 또는 고장 수리가 필요하다고 결정된 상기 가스 정압 설비의 컴포넌트에 대응하는 상기 3차원 디지털 트윈 모델의 컴포넌트를 수명 종료 근접 또는 고장 수리 필요로 결정되지 않은 컴포넌트와 상이한 표시 형태로 출력하도록 구성될 수 있다. According to one aspect, the providing of visual status information on the gas constant pressure facility may include a component of the gas constant pressure facility that is determined to have an end of life or a component of the gas constant pressure facility that is determined to be in need of repair according to the predictive maintenance step. It may be configured to output a component of the 3D digital twin model corresponding to the component in a display form different from a component that is nearing the end of life or has not been determined to require repair.
일 측면에 따르면, 상기 가스 정압 설비에 대한 시각적 상태 정보를 제공하는 단계는, 상기 가스 정압 설비의 현장 근무자가 상기 가스 정압 설비 내에서 사용하도록 제공된 현장 관리자 디바이스로 상기 가스 정압 설비에 대한 시각적 상태 정보를 전송하여 상기 현장 관리자 디바이스에 상기 시각적 상태 정보를 표시하도록 구성되고, 상기 시각적 상태 정보를 전송하는 것은 클라우드 기반의 웹 서비스를 통해 수행되도록 구성될 수 있다. According to one aspect, the providing of the visual status information on the gas constant pressure facility may include visual status information about the gas constant pressure facility to a field manager device provided for use by a field worker of the gas constant pressure facility within the gas constant pressure facility. Is configured to display the visual state information on the field manager device by transmitting, and transmitting the visual state information may be configured to be performed through a cloud-based web service.
개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.The disclosed technology may have the following effects. However, it does not mean that a specific embodiment must include all of the following effects or only the following effects, so it should not be understood that the scope of rights of the disclosed technology is limited thereby.
전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 트윈을 이용한 가스 정압 설비 모니터링 방법에 따르면, 빅데이터 및 인공지능을 통한 가스 정압 플랜트의 디지털트윈 스마트 관리 시스템의 구축이 가능하다. 보다 구체적으로, 가스 플랜트 정압 설비의 운영, 부품 교체 주기 예측, 사고 발생 시 후속단 연쇄반응 확산피해 범위를 예측하는 인공지능 운영 및 유지 보수 플랫폼을 제공하고, 실제 가스 정압 플랜트와 3 차원 정압 플랜트를 디지털 트윈으로 구현하여, 센서 데이터를 맵핑, 다자간 협업이 가능한 클라우드 기반 웹 서비스인 가스 정압플랜트 디지털 트윈 스카다 통합관제 시스템의 구축이 가능하다. According to the gas constant pressure facility monitoring method using the digital twin according to an embodiment of the present invention described above, it is possible to construct a digital twin smart management system for a gas constant pressure plant through big data and artificial intelligence. More specifically, it provides an artificial intelligence operation and maintenance platform that predicts the operation of gas plant constant pressure facilities, prediction of parts replacement cycle, and spread damage range of subsequent chain reactions in the event of an accident. Implemented as a digital twin, it is possible to build a digital twin scada integrated control system for a gas constant pressure plant, a cloud-based web service that enables mapping of sensor data and multilateral collaboration.
또한, UX/UI 기반 현장과 상황실 HMI 구축을 통한 향후 원격 관리 및 비대면 검사 활용 가능성을 증대할 수 있는 가스 정압 설비의 모니터링 방법 및 시스템의 제공이 가능하다. In addition, it is possible to provide a monitoring method and system for gas constant pressure facilities that can increase the possibility of remote management and non-face-to-face inspection in the future through the establishment of UX/UI-based field and situation room HMI.
나아가, 가스 정압 설비에 대한 디지털 트윈을 구현하기 위한 3차원 모델링을 구현함에 있어서 가스 정압 설비를 구성하는 각 컴포넌트들 각각에 대한 디테일 정도를 결정함으로써 원격 관리 및 현장에 대한 정보 제공이 가능하고 또한 제작된 3차원 모델에 대한 가이드 라인으로서 3차원 모델의 거래 역시 활성화시킬 수 있다. Furthermore, in implementing 3D modeling to implement a digital twin for gas constant pressure facilities, by determining the degree of detail for each component constituting gas constant pressure facilities, it is possible to provide remote management and on-site information and also manufacture As a guideline for the 3D model, the trade of the 3D model can also be activated.
도 1 은 도시가스의 일반적인 공급 계통도를 나타낸다.
도 2 는 예시적인 지역 정압기를 나타낸다.
도 3 은 디지털 트윈의 기본 구성을 나타낸다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 트윈을 이용한 가스 정압 설비 모니터링 방법의 흐름도이다.
도 5 는 일 실시예에 따른 가스 정압 설비 모니터링 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 6 은 일 실시예에 따른 가스 정압 설비 모니터링 시스템의 정보 흐름도이다.
도 7 은 저레벨 디테일 정도 (Level of Detail, LOD) 에 따른 3차원 모델의 예시도이다.
도 8 은 중레벨 LOD 에 따른 3차원 모델의 예시도이다.
도 9 은 고레벨 LOD 에 따른 3차원 모델의 예시도이다.
도 10 은 가스 정압 설비의 복수의 컴포넌트들 각각에 대한 LOD 레벨 설정을 나타낸다.
도 11 은 가스 정압 설비의 조정기에 대한 실제 부품과 3차원 모델의 예시도이다.
도 12 는 본 발명의 일 실시예에 따른 방법이 수행될 수 있는 컴퓨팅 디바이스의 예시적인 구성을 나타내는 블록도이다.1 shows a general supply system diagram of city gas.
2 shows an exemplary local pressure regulator.
3 shows the basic configuration of the digital twin.
4 is a flowchart of a gas constant pressure facility monitoring method using a digital twin according to an embodiment of the present invention.
5 is a block diagram showing the configuration of a gas constant pressure facility monitoring system according to an embodiment.
6 is an information flow diagram of a gas constant pressure facility monitoring system according to an embodiment.
7 is an exemplary diagram of a 3D model according to a level of detail (LOD).
8 is an exemplary diagram of a 3D model according to a mid-level LOD.
9 is an exemplary diagram of a 3D model according to a high-level LOD.
10 shows LOD level settings for each of a plurality of components of a gas constant pressure facility.
11 is an exemplary view of actual parts and a three-dimensional model for a regulator of a gas constant pressure facility.
12 is a block diagram illustrating an exemplary configuration of a computing device on which a method according to an embodiment of the present invention may be performed.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.Since the present invention can make various changes and have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. These terms are only used for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element, without departing from the scope of the present invention. The terms and/or include any combination of a plurality of related recited items or any of a plurality of related recited items.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. It is understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, but other elements may exist in the middle. It should be. On the other hand, when an element is referred to as “directly connected” or “directly connected” to another element, it should be understood that no other element exists in the middle.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Terms used in this application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, the terms "include" or "have" are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in the present application, they should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning. don't
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail. In order to facilitate overall understanding in the description of the present invention, the same reference numerals are used for the same components in the drawings, and redundant descriptions of the same components are omitted.
디지털 트윈digital twin
디지털 트윈 기술은 현실 세계의 실제 사물에 대한 물리적 특징을 동일하게 반영한 쌍둥이 (Twin) 을 가상 세계에 3D 모델로 구현하고, 현실 세계에서 수집한 다양한 정보를 가상 세계의 트윈을 이용하여 분석하고 최적화 방안을 도출하여 이를 기반으로 현실세계의 실제 사물에 대한 최적화를 달성하기 위한 융합 기술이다.Digital twin technology implements twins that identically reflect the physical characteristics of real objects in the real world as 3D models in the virtual world, and analyzes and optimizes various information collected in the real world using twins in the virtual world. It is a convergence technology to derive and achieve optimization for real objects in the real world based on this.
즉, 현실 세계의 문제점을 해결하기 위한 비용을 최소화할 수 있도록 가상 세계를 이용하여 현실 세계를 모사하고, 현실 세계와 가상 세계를 상호 연동함으로써 현실 세계에서 수집한 시계열에 따른 복수 정보들을 가상 세계를 통해 분석하고 위험 요소를 파악함으로써 문제 발생을 사전에 방지하도록 할 수 있다. That is, in order to minimize the cost of solving problems in the real world, the real world is simulated using the virtual world, and multiple pieces of time-series information collected from the real world are transferred to the virtual world by interoperating the real world and the virtual world. Through analysis and identification of risk factors, problems can be prevented in advance.
디지털 트윈은 현실 세계에 존재하는 사물, 시스템, 환경 등을 가상화 (virtualization) 하여 가상 공간에 모사함으로써 현실 세계의 실물 객체의 기능이나 동적 운동 특성 및 결과 변화를 가상 공간에서 모의하도록 하여 최적 상태를 도출하고 실물 시스템에 이를 적용하며, 실물 시스템의 변화가 다시 가상 시스템으로 전달되도록 함으로써 연속적인 순환 적응 및 최적화를 구축할 수 있다. The digital twin virtualizes objects, systems, environments, etc. that exist in the real world and simulates them in virtual space, thereby simulating the function or dynamic motion characteristics and result changes of real objects in the real world in virtual space to derive the optimal state. Continuous adaptation and optimization can be established by applying this to the real system and allowing changes in the real system to be transferred back to the virtual system.
디지털 트윈의 기본 개념으로서 미국 미시건대학교 마이클 그리브스 박사에 의해 2002년 최초 제시된 모델은 도 3 의 (a) 와 같이, 실제 공간 (Real space) 과 가상 공간 (Virtual space) 가 상호 연동되어 상호 작용하는 형태로 고안되었다. 이후, NASA의 존 비커스 박사는 이에 대해 디지털 트윈의 명칭을 제시하고, 2010년 NASA가 우주 탐사 기술 개발 로드맵에 디지털 트윈을 반영하면서 우주산업에서 사용되어 왔다. As a basic concept of the digital twin, the model first proposed in 2002 by Dr. Michael Greaves of the University of Michigan, USA, is a form in which real space and virtual space interlock and interact, as shown in (a) of FIG. was devised as Later, NASA's Dr. John Vickers suggested the name of the digital twin, and in 2010, NASA reflected the digital twin in the space exploration technology development roadmap, and it has been used in the space industry.
이후, 이를 기반으로 도 3 의 (b) 와 같이, 물리 트윈 (Physical Twin) 과 디지털 트윈 (Digital Twin) 간의 데이터 수집 및 정보 처리 교환의 개념으로 발전되어 제시되고 있다. Then, based on this, as shown in (b) of FIG. 3, the concept of data collection and information processing and exchange between the physical twin and the digital twin has been developed and presented.
디지털 트윈은 임의의 현실 객체에 대해 가상 공간에 트윈을 구현할 수 있으므로 적용 범위가 매우 광범위 하며, 실시간 데이터를 통해 가상에 구현된 디지털 트윈을 업데이트 함으로써 현실 객체에 대한 직관적인 모니터링이 가능하다. Since the digital twin can implement a twin in virtual space for any real object, the application range is very wide, and intuitive monitoring of real objects is possible by updating the digital twin implemented virtually through real-time data.
시제품을 가상으로 확인해볼 수 있어서 시장 출시 기간 단축과 잠재적 실패가 감소하고, 다양한 대상을 전 생애주기에 거쳐 통합적인 정보로서 확인할 수 있는 장점이 있다. It has the advantage of being able to check prototypes virtually, shortening the market launch period and reducing potential failures, and being able to check various objects as integrated information throughout the entire life cycle.
문제 부분을 시각적으로 확인하도록 함으로써 통한 보수 시간과 다운타임을 단축할 수 있고, 현실과 연결된 가상의 디지털 트윈을 통해 현실의 개체를 쉽게 제어하도록 할 수 있다. Repair time and downtime can be shortened by visually checking the problem part, and objects in reality can be easily controlled through a virtual digital twin connected to reality.
원격을 통해 거리에 상관없이 실시간 현장 관리 및 상호작용이 가능하며, 복잡한 작업도 최적의 조건에 맞게 제어하도록 하고 실시간 데이터 분석을 통한 시뮬레이션으로 최적화할 수 있다. 또한, 시뮬레이션을 통한 미래 예측으로 최적의 의사결정에 도움을 주어 생산성, 경제성, 안전성, 경쟁력의 제고가 가능하다. Real-time on-site management and interaction are possible regardless of distance through remote control, and even complex work can be controlled in optimal conditions and optimized through simulation through real-time data analysis. In addition, it is possible to improve productivity, economic feasibility, safety, and competitiveness by helping to make optimal decisions by predicting the future through simulation.
디지털 트윈을 이용한 가스 정압 설비 모니터링Gas constant pressure equipment monitoring using digital twin
앞서 살핀 바와 같이, 도시가스는 배관을 통하여 수요자에게 공급되는 원료용 가스로서 주로 천연가스를 원료로 사용하며, 사용이 편리하고 높은 효율성으로 가정, 영업소, 산업체 등에서 다양한 용도로 사용되고 있으며, 기화설비를 통해 기화되어 천연가스 상태로 배관을 통하여 수요가에게 공급되는 것이 일반적이다. As discussed above, city gas is raw material gas that is supplied to consumers through pipes, and mainly uses natural gas as a raw material. It is common for gas to be vaporized and supplied to consumers through pipelines in the form of natural gas.
도 1 에 나타난 바와 같이, 도시가스의 공급은 공급관리소로부터 일반도시가스사업자를 거쳐 소비자에게 공급되는 계통을 거치고 있으며, 이러한 과정에서 각 단계에 맞는 적절한 압력으로 가스 공급 압력을 안전하게 관리하기 위한 복수의 가스 정압기 (가스 정압 설비) 가 필수적으로 요구된다. 즉, 가스 정압 설비란 도시가스의 압력을 사용처에 맞게 감압하여 2차 측의 압력을 허용범위 내의 압력으로 유지하는 정압 기능과 가스의 흐름이 존재하지 않는 경우에 밸브를 완전히 폐쇄하여 압력 상승을 방지하는 폐쇄 기능을 가진 설비를 의미할 수 있다. As shown in FIG. 1, the supply of city gas goes through a system that is supplied to consumers from the supply management office through general city gas operators, and in this process, a plurality of A gas regulator (gas regulator) is essential. In other words, the gas constant pressure facility reduces the pressure of city gas according to the place of use and maintains the pressure on the secondary side within the allowable range, and prevents pressure rise by completely closing the valve when there is no gas flow. It may mean a facility with a closing function to
이러한 정압기는 도시가스 공급 계통에 있어서 안전 및 환경오염 (지구 온난화) 관리 등을 위해 필수적으로 요구되는 중요 설비로서, 현재 전국 각 지역의 34개 일반도시가스사업자에 의해 설치 및 관리되고 있다. 다만, 특별한 교체 주기 없이 설치 후 반영구적으로 사용되고 있어 가스 정압기 및 그 부속 시설의 노후화에 따른 위험성 증대 문제가 대두되고 있다. These pressure regulators are essential facilities required for safety and environmental pollution (global warming) management in the city gas supply system, and are currently installed and managed by 34 general city gas operators in each region of the country. However, since it is used semi-permanently after installation without a special replacement cycle, the problem of increased risk due to aging of the gas regulator and its auxiliary facilities is emerging.
보다 구체적으로, 가스 정압 플랜트의 안정적인 운영 및 안전 관리를 위한 노력의 일환으로, 가스 정압 플랜트에 대해서는 90년대 후반 정착된 원격 감시 제어 (SCADA, Supervisory Control And Data Acquisition) 가 적용되어 관리 시스템을 구축하고 상황실 (통합 관제실) 을 운영하여 24시간 상시 모니터링을 수행하고 있다. 해당 관리 시스템은 90년대 말 정착 후 큰 변화 없이 유지되고 있다. More specifically, as part of efforts for stable operation and safety management of gas constant pressure plants, the remote monitoring control (SCADA, Supervisory Control And Data Acquisition) established in the late 1990s was applied to gas constant pressure plants to build a management system. A situation room (integrated control room) is operated to conduct 24-hour monitoring. This management system has been maintained without major changes since it was established in the late 1990s.
정압 설비에서 누출될 수 있는 가스는 메탄 (CH4) 을 포함하며, 이는 이산화탄소 (CO2) 의 20배 이상의 강력한 온실가스로서 환경오염에 큰 영향을 미친다. 그러나 일반 도시가스 사업자는 가스 정압 플랜트의 원격 감시 장치와 통합 안전 관리시스템을 통하여 가스의 공급 중지 및 사고 발생에 대한 신속한 조치 및 확산 방지 대응에 초점을 두고 있을 뿐, 사고나 중지를 미연에 방지할 수 있는 기술적 접근이 어려운 상태이다. 또한, 도시가스 플랜트 설비는 90년대 후반 구축된 시스템으로서 정압기 및 부속시설 노후화로 인한 위험성이 증대되고 있는 상태이다. Gases that can leak from constant pressure facilities include methane (CH 4 ), which is a greenhouse gas that is 20 times more powerful than carbon dioxide (CO 2 ) and has a great impact on environmental pollution. However, general city gas operators focus only on quick measures and countermeasures against the spread of gas supply stoppage and accidents through the remote monitoring device and integrated safety management system of the gas constant pressure plant, and cannot prevent accidents or stoppages in advance. technical access is difficult. In addition, city gas plant facilities are systems built in the late 1990s, and the risk due to deterioration of pressure regulators and auxiliary facilities is increasing.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 디지털 트윈을 기반으로 하는 가스 정압 설비에 대한 모니터링 방법 및 시스템의 구축을 위한 것이다. 본 발명의 실시예들에 의해 빅데이터 및 인공지능을 통한 가스 정압 플랜트의 디지털트윈 스마트 관리 시스템을 구축하는 것이 가능하다. The present invention is to solve this problem, and to build a monitoring method and system for gas constant pressure facilities based on digital twin. Embodiments of the present invention make it possible to build a digital twin smart management system of a gas constant pressure plant through big data and artificial intelligence.
보다 구체적으로는, 본 발명의 실시예들에 따른 디지털 트윈을 이용한 가스 정압 설비의 모니터링 방법 및 시스템에 따르면, 가스 플랜트 정압 설비의 운영, 부품 교체 주기 예측, 사고 발생 시 후속단 연쇄 반응 및 확산 피해 범위를 예측하는 인공지능 운영 및 유지 보수 플랫폼을 제공할 수 있다. More specifically, according to the method and system for monitoring gas constant pressure facilities using a digital twin according to embodiments of the present invention, the operation of constant pressure facilities of a gas plant, prediction of parts replacement cycle, subsequent chain reaction and diffusion damage in the event of an accident It can provide an artificial intelligence operation and maintenance platform that predicts scope.
또한, 실제 가스 정압 설비와 3 차원 모델링된 정압 설비 모델을 디지털 트윈으로 구현하여, 센서 데이터를 맵핑하는 것에 의해 다자간 협업이 가능한 클라우드 기반 웹 서비스인 가스 정압 설비 디지털 트윈 스카다 (SCADA) 통합 관제 시스템을 구축하는 것이 가능하다.In addition, a digital twin SCADA integrated control system for gas constant pressure facilities, a cloud-based web service that enables multilateral collaboration by realizing actual gas constant pressure facilities and 3D modeled constant pressure facility models as digital twins and mapping sensor data. It is possible to build
이를 통해, 종래 SCADA 시스템이 가스 사고 발생시 신속 대응에 초점을 맞추었던 것과 달리, 사고 발생시 후폭풍이 매우 큰 가스 관련 설비에 대한 위험 예지를 통한 예방 솔루션의 제공이 가능하다. Through this, it is possible to provide a preventive solution through risk prediction for gas-related facilities with a very large aftershock in the event of an accident, unlike conventional SCADA systems that focus on rapid response in the event of a gas accident.
또한, 종래 SCADA 시스템이 상황실 전용 폐쇄망을 통해 운용되어 현장 점검원과의 실시간 현장 데이터의 공유가 불가능했던 것과 달리 정압 설비 예지 보전을 위해 상황실에서 디지털 트윈 기반의 SCADA 시스템을 이용하여 원격 모니터링하되, 예를 들어 클라우드 네트워크와 같은 통신망을 통해 현장과 관리 현황을 공유하도록 할 수 있다. In addition, unlike the conventional SCADA system operated through a closed network dedicated to the situation room, which made it impossible to share real-time field data with field inspectors, remote monitoring using a digital twin-based SCADA system in the situation room for predictive maintenance of static pressure equipment, For example, the site and management status can be shared through a communication network such as a cloud network.
나아가, UX/UI 기반 현장과 상황실 HMI (Human-Machine Interface) 구축을 통한 향후 원격 관리 및 비대면 검사 활용 가능성을 증대시킬 수 있다. Furthermore, it is possible to increase the possibility of using remote management and non-face-to-face inspection in the future through the establishment of UX/UI-based on-site and situation room HMI (Human-Machine Interface).
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 트윈을 이용한 가스 정압 설비 모니터링 방법의 흐름도이고, 도 5 는 일 실시예에 따른 가스 정압 설비 모니터링 시스템의 구성을 나타내는 블록도이며, 도 6 은 일 실시예에 따른 가스 정압 설비 모니터링 시스템의 정보 흐름도이다. 이하, 도 4 내지 도 6 을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 트윈을 이용한 가스 정압 설비 모니터링 방법 및 시스템에 대해서 보다 구체적으로 설명한다. 4 is a flowchart of a gas constant pressure facility monitoring method using a digital twin according to an embodiment of the present invention, FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of a gas constant pressure facility monitoring system according to an embodiment, and FIG. 6 is an embodiment It is an information flow diagram of a gas constant pressure facility monitoring system according to an example. Hereinafter, a gas constant pressure facility monitoring method and system using a digital twin according to an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 4 to 6 .
먼저 도 5 를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 정압 설비 모니터링 시스템은, 복수의 컴포넌트들을 포함하는 가스 정압 설비 (100) 에 대한 모니터링을 수행하기 위한 것으로서, 가스 정압 설비 (100) 와 원격에 위치할 수도 있는 상황실 (900) 에서 가스 정압 설비 (100) 의 상태에 대한 모니터링 또는 예지보전을 수행하도록 할 수 있다. First, referring to FIG. 5 , a gas constant pressure facility monitoring system according to an embodiment of the present invention is for monitoring a gas
가스 정압 설비 (100) 에는 복수의 컴포넌트들 중 적어도 하나 이상에 각각 배치되는 복수의 센서들 (110) 이 배치될 수 있다. 센서들 (110) 은 예를 들어 제 1 센서 (111) 제 2 센서 (112) 내지 제 N 센서 (113) 를 포함할 수 있다. 일 측면에 따르면, 제 1 센서 (111) 는 가스 정압 설비 (100) 의 복수의 컴포넌트들 중 제 1 컴포넌트에 배치되고, 제 2 센서 (112) 는 제 2 컴포넌트에 배치되도록 구성될 수 있다. 나아가, 제 1 센서 (111) 는 가스 정압 설비 (100) 의 복수의 컴포넌트들 중 제 1 컴포넌트 및 제 2 컴포넌트의 사이에 배치되고, 제 2 센서 (112) 는 제 2 컴포넌트와 제 3 컴포넌트 사이에 배치되도록 구성될 수도 있다. 이와 같은 가스 정압 설비 (100) 의 복수의 컴포넌트들 중 적어도 하나 이상에 대한 센서의 측정값 정보는 상황실 (900) 의 컴퓨팅 디바이스 (910) 로 전달될 수 있다. A plurality of
컴퓨팅 디바이스 (910) 는 예를 들어 관제 서버일 수 있으나, 이러한 명칭에 한정되지 아니하며 가스 정압 설비 (100) 의 모니터링을 수행하도록 구성된 임의의 컴퓨팅 디바이스 (910) 를 지칭하는 것일 수 있다. 컴퓨팅 디바이스 (910) 는 프로세서 (911) 및 저장 매체 (913) 를 포함할 수 있으며, 프로세서 (911) 는 각종 연산을 수행하도록 구성되고 저장 매체 (913) 는 모니터링과 관련된 데이터 또는 프로그램 실행을 위한 명령어가 저장되도록 구성될 수 있다. The
한편, 컴퓨팅 디바이스 (910) 는 가스 정압 설비 (100) 의 복수의 센서들 (110) 로부터의 측정값 정보를 기반으로 가스 정압 설비 (100) 에 대한 모니터링 또는 예지보전을 수행할 수 있고, 가스 정압 설비 (100) 에 대한 시각적 상태 정보를 제공할 수 있다. 일 측면에 따르면, 기 생성된 가스 정압 설비 (100) 에 대한 디지털 트윈을 구성하는 3차원 디지털 트윈 모델과, 센서들로부터의 측정값 정보를 기반으로 가스 정압 설비 (100) 의 현재 상태 또는 예지 보전과 관련된 정보를 시각적으로 표시하도록 구성될 수 있다. 이와 같은 시각적 상태 정보는 상황실 (900) 에 구비되는 디스플레이 장치를 통해 표시될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 가스 정압 설비 (100) 에 대한 시각적 상태 정보는 예를 들어 클라우드 네트워크 (200) 와 같은 통신망 또는 통신 수단을 통해 가스 정압 설비 (100) 에 위치하는 현장 관리자들이 사용하도록 구성된 현장 관리자 디바이스 (190) 로 전송될 수 있고, 현장 관리자 디바이스 (190) 에서 가스 정압 설비 (100) 에 관한 시각적 상태 정보를 표시하도록 하는 것에 의해 실제 현장에 위치하는 관리자로 하여금 가스 정압 설비 (100) 의 현재 상태에 대한 정보를 가시적이고 효율적으로 전달하도록 구성될 수 있다. 따라서, 현장 관리 인력이 비교적 전문성이 부족한 경우에도 전문가와의 협력을 통해 가스 정압 설비 (100) 에 대한 효율적인 유지 관리가 가능하고, 또한 현장에서의 정확한 조치를 보다 신속하게 처리하도록 할 수 있다. Meanwhile, the
여기서, 현장 관리자 디바이스 (190) 는 예를 들어 태블릿 PC 와 같은 스마트 디바이스일 수 있으나, 이에 한정되지 아니하며 HMD 와 같은 영상 표시 장치일 수도 있다. 현장 관리자 디바이스 (190) 를 통해 제공되는 가스 정압 설비 (100) 에 대한 시각적 상태 정보는 가상 현실 (VR), 증강 현실 (AR) 또는 혼합 현실 (MR) 방식의 컨텐츠들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 즉, 실제 현장의 가스 정압 설비 (100) 의 컴포넌트들과 함께 이에 대한 시각적 상태 정보가 함께 표시되도록 할 수 있고, 또는 3차원 디지털 트윈 모델을 통해 가스 정압 설비 (100) 의 3차원 모델 컴포넌트들과 상태에 관한 정보를 함께 표시하도록 할 수도 있다. Here, the
한편, 특히 현장 관리자 디바이스 (190) 를 통해 가스 정압 설비 (100) 에 관한 시각적 상태 정보를 표시함에 있어서는, 현장 관리자 디바이스 (190) 의 연산 성능이나 예를 들어 클라우드 네트워크 (200) 와 같은 정보 송수신 통로의 정보 교환 속도 또는 용량의 제약을 고려하는 것이 요구될 수 있다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 가스 정압 설비 (100) 를 구성하는 복수의 컴포넌트들에 대해, 가스 정압 설비 (100) 의 모니터링을 위한 고유의 특징들을 고려하여, 복수의 컴포넌트들 각각에 대해 요구되는 3차원 디지털 트윈 모델의 디테일 정도 (Level of Detail, LOD) 가 각각 상이하게 설정될 수 있다. 보다 구체적인 가스 정압 설비 (100) 의 각 컴포넌트들에 대한 고유의 디테일 정도 설정 방법은 본 명세서에서 이후 설명된다. On the other hand, in particular, in displaying visual status information about the gas
다시 도 4 를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 트윈을 이용한 가스 정압 설비 모니터링 방법의 흐름도가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 트윈을 이용한 가스 정압 설비 모니터링 방법은 예를 들어 컴퓨팅 디바이스에 의해 수행될 수 있다. Referring back to FIG. 4 , a flowchart of a method for monitoring a gas constant pressure facility using a digital twin according to an embodiment of the present invention is disclosed. A gas constant pressure facility monitoring method using a digital twin according to an embodiment of the present invention may be performed by, for example, a computing device.
도 4 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 트윈을 이용한 가스 정압 설비 모니터링 방법은 먼저, 출력되는 가스의 압력을 미리 결정된 압력 범위 이내로 제어하는 가스 정압 설비에 대한 3차원 디지털 트윈 모델을 생성한다 (단계 410). 가스 정압 설비에 대한 3차원 디지털 트윈 모델을 생성하기 위해, 예를 들어 3차원 레이저 스캔이 사용될 수 있다. 가스 정압 설비 (100) 의 공간 스캔 클라우드 포인트 추출 및 변환이 수행될 수 있다. 클라우드 서버를 통한 웹 기반 서비스 데이터 경량화가 수행될 수 있으며, 가스 정압 설비 (100) 에 대한 3차원 모델 라이브러리 구축으로 정압 설비의 3차원 모델에 대한 표준화를 수행할 수 있다. As shown in FIG. 4 , in the gas constant pressure facility monitoring method using the digital twin according to an embodiment of the present invention, first, the 3D digital twin for the gas constant pressure facility that controls the pressure of the output gas within a predetermined pressure range Create a model (step 410). A three-dimensional laser scan can be used, for example, to create a three-dimensional digital twin model for a gas constant pressure installation. Spatial scan cloud point extraction and transformation of the gas
보다 구체적으로는, 전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 트윈을 이용한 가스 정압 설비 모니터링 방법은, 가스 정압 설비에 대한 디지털 트윈을 구현하기 위한 3차원 모델링을 수행함에 있어서 가스 정압 설비를 구성하는 각 컴포넌트들 각각에 대한 디테일 정도를 결정함으로써 원격 관리 및 현장에 대한 정보 제공이 가능하고 또한 제작된 3차원 모델에 대한 가이드 라인으로서 3차원 모델의 거래 역시 활성화시킬 수 있는 모델링 기준을 제공하도록 할 수 있다. More specifically, as described above, in the gas constant pressure facility monitoring method using a digital twin according to an embodiment of the present invention, in performing 3D modeling to implement a digital twin for the gas constant pressure facility, the gas constant pressure facility By determining the degree of detail for each component constituting the , it is possible to provide remote management and information on the field, and also provide a modeling standard that can activate the trade of 3D models as a guideline for manufactured 3D models. can make it
예를 들어, 가스 정압 설비 (100) 에 대한 3차원 모델링 시각화/경량화 기술을 통해 가스 정압 설비 (100) 에 대한 3차원 디지털 트윈 모델을 구현할 수 있다. 모니터링 대상이 되는 가스 정압 설비 (100) 에 대해서 3차원 스캔 또는 모델링 데이터를 추출하고 변환하는 것에 의해 시각화를 수행하고 소정의 기준을 통해 주요 부품에 대해 객체 구분 인식을 수행하도록 할 수 있고, 예를 들어 5G 웹 기반의 스마트 디바이스 환경에서 실시간 동기화를 수행할 수 있도록 3차원 모델에 대한 경량화를 수행할 수 있다. 예를 들어, 이동식 핸드헬드 삼각 측량 방식으로 가스 정압 설비 (100) 의 현장 내부 및/또는 외부에 대한 3차원 스캔 데이터의 추출 및 변환을 수행하고, 넙스 기반 3차원 데이터의 BIM 변환 기술을 적용할 수 있다. For example, a 3D digital twin model of the gas
본 발명의 일 실시예에 따르면, 가스 정압 설비에 대한 3차원 디지털 트윈 모델을 생성하는 단계 (단계 410) 는, 가스 정압 설비를 구성하는 복수의 컴포넌트들에 대해 각각 3차원 디지털 트윈 모델 컴포넌트를 생성하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 가스 정압 설비 (100) 를 구성하는 복수의 컴포넌트들 중 예를 들어 조정기에 대해서는 조정기 3차원 디지털 트윈 모델 컴포넌트를 생성할 수 있으며, 정압기에 대해서는 정압기 3차원 디지털 트윈 모델 컴포넌트를 생성할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the step of generating a 3D digital twin model for the gas constant pressure facility (step 410) includes generating a 3D digital twin model component for each of a plurality of components constituting the gas constant pressure facility. can be configured to For example, among the plurality of components constituting the gas
본 발명의 일 측면에 따르면, 3차원 디지털 트윈 모델 컴포넌트로 생성되는 가스 정압 설비 (100) 의 컴포넌트들은, 최상위 단계 부품명으로서 조정기, 정압기, 긴급차단장치, 안전밸브, 기타부품으로 구분될 수 있다. According to one aspect of the present invention, the components of the gas
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 조정기는 예를 들어 AFV Harnoreg_2Inch, AFV Harnoreg_3Inch, AMC PALACE Harnoreg_2Inch 를 포함할 수 있다. Here, according to an embodiment of the present invention, the adjuster may include, for example, AFV Harnoreg_2Inch, AFV Harnoreg_3Inch, and AMC PALACE Harnoreg_2Inch.
또한, 정압기는 예를 들어 PALACE Harnoreg_3Inch, DONKIN FIG 277, DONKIN Krysalis16 RMG620, DONKIN Krysalis19 RMG600, FISHER 1098EGR 61LD 2inch, FISHER 1098EGR 61LD 3inch, FISHER 1098EGR 6353, FISHER 299H 를 포함할 수 있다. In addition, the pressure regulator may include, for example, PALACE Harnoreg_3Inch, DONKIN FIG 277, DONKIN Krysalis16 RMG620, DONKIN Krysalis19 RMG600, FISHER 1098EGR 61LD 2inch, FISHER 1098EGR 61LD 3inch,
또한, 긴급차단장치는 예를 들어 S100_2Inch, S100_3Inch, FIG305LP/MP_2Inch, FIG305LP/MP_3Inch, FEQ_2Inch, FEQ_3Inch, OPSO_2Inch, OPSO_3Inch 를 포함할 수 있다. In addition, the emergency shutdown device may include, for example, S100_2Inch, S100_3Inch, FIG305LP/MP_2Inch, FIG305LP/MP_3Inch, FEQ_2Inch, FEQ_3Inch, OPSO_2Inch, and OPSO_3Inch.
또한, 안전밸브는 예를 들어 10L, 289H, ZSC150, HPR15, FIG226를 포함할 수 있다. In addition, the safety valve may include, for example, 10L, 289H, ZSC150, HPR15, or FIG226.
또한, 기타부품은, 예를 들어 메인 밸브로서 MainValve01_3Inch, MainValve01_4Inch, MainValve01_6Inch, MainValve02_3Inch, MainValve02_4Inch, MainValve02_6Inch를 포함할 수 있고, 소형 밸브로서 Smallsizevalve_2Inch_Ballvalve, Smallsizevalve_3Inch_Ballvalve, Smallsizevalve_2Inch_ Elbowadapter, Smallsizevalve_3Inch_ Elbowadapter, Smallsizevalve_2Inch_ Teeadapter, Smallsizevalve_3Inch_ Teeadapter 를 포함할 수 있고, 차압계 (Differentialgauge), 압력계 (Pressuregauge), 자기압력 기록계1 (RPG_001), 자기압력 기록계2 (RPG_002), 자기압력 기록계3 (RPG_003), 센서게이지 (Sencorgauge) 및 소음기 (Silencer) 를 포함할 수 있다. In addition, other parts may include, for example, MainValve01_3Inch, MainValve01_4Inch, MainValve01_6Inch, MainValve02_3Inch, MainValve02_4Inch, and MainValve02_6Inch as main valves, and Smallsizevalve_2Inch_Ballvalve, Smallsizevalve_3Inch_Ballvalve, and Smallsizevalve_2Inch as small valves. _ Includes Elbowadapter, Smallsizevalve_3Inch_ Elbowadapter, Smallsizevalve_2Inch_ Teeadapter, Smallsizevalve_3Inch_ Teeadapter It may include a differential gauge, a pressure gauge, a magnetic pressure recorder 1 (RPG_001), a magnetic pressure recorder 2 (RPG_002), a magnetic pressure recorder 3 (RPG_003), a sensor gauge (Sencorgauge), and a silencer (Silencer). can
본 발명의 일 측면에 따르면, 복수의 컴포넌트들 각각에 대한 각각의 3차원 디지털 트윈 모델 컴포넌트는 복수의 디테일 정도 (Level of detatil, LOD) 중 어느 하나를 가지도록 결정될 수 있다. 따라서, 복수의 컴포넌트들 각각에 대한 각각의 3차원 디지털 트윈 모델 컴포넌트는 서로 상이한 디테일 정도를 가지도록 결정될 수도 있다. According to one aspect of the present invention, each 3D digital twin model component for each of a plurality of components may be determined to have one of a plurality of levels of detail (LOD). Accordingly, each 3D digital twin model component for each of the plurality of components may be determined to have a different level of detail.
앞서 살핀 바와 같이, 특히 가스 정압 설비 (100) 에 위치하는 현장 관리자에 의해 사용될 수 있는 현장 관리자 디바이스 (190) 의 경우에는 상황실 (900) 에 구비될 수 있는 관제를 위한 컴퓨팅 디바이스 (910) 에 비해 연산 성능이 부족할 수 있어, 지나치게 높은 LOD 를 가지는 3차원 디지털 트윈 모델 컴포넌트들이 복수 표시되는 경우 이를 표시하기 위한 연산 속도가 저하될 가능성을 배제할 수 없다. 또는 상황실의 컴퓨팅 디바이스 (910) 에 의해 3차원 모델이 구현되어 디지털 정보 파일로서 현장 관리자 디바이스 (190) 로 전달되는 경우에도, 예를 들어 클라우드 네트워크 (200) 를 위한 데이터 송수신 경로는 소정의 데이터 전송 속도 또는 처리 용량을 가질 수 있으므로, 상황실의 컴퓨팅 디바이스 (910) 에 의해 분석되는 가스 정압 설비 (100) 의 현재 상태에 관한 정보가 실시간으로 현장 관리자 디바이스 (190) 로 연동되지 못할 위험이 발생될 수 있다. As described above, in the case of the
따라서, 본 발명의 일 측면에 따르면, 가스 정압 설비 (100) 의 고유의 특성을 고려하여, 가스 정압 설비 (100) 를 구성하는 복수의 컴포넌트들에 대한 3차원 디지털 트윈 모델 컴포넌트를 각각 생성함에 있어서, 복수 단계의 디테일 정도 (LOD) 를 미리 설정하고, 각각의 컴포넌트마다 상이한 LOD 를 가지는 3차원 디지털 트윈 모델 컴포넌트를 생성하게 하도록 함으로써, 비교적 낮은 정도로 구현되어도 무방한 컴포넌트에 대해서는 낮은 LOD 를 가지는 3차원 디지털 트윈 모델 컴포넌트를 생성하고, 반드시 높은 정도의 구체화도로 구현되어야 할 필요성이 인정되는 컴포넌트에 대해서는 높은 LOD 를 가지는 3차원 디지털 트윈 모델 컴포넌트를 생성하도록 할 수 있다. Therefore, according to one aspect of the present invention, in generating a 3D digital twin model component for each of a plurality of components constituting the gas
즉, 본 발명의 일 측면에 따르면, 디지털 트윈 모델에 적용되는 3차원 모델링의 제작을 BIM LOD 에 따라 제작하되, 도시 가스 정압 설비를 구성하는 부품별 LOD, 예를 들어 폴리곤 수 또는 해상도는 BIM LOD 단계에 따라 어느 정도로 적용하여 제작할 지 여부를 구체적으로 설정할 수 있다. That is, according to one aspect of the present invention, the production of 3D modeling applied to the digital twin model is produced according to the BIM LOD, but the LOD for each part constituting the city gas constant pressure facility, for example, the number of polygons or the resolution is BIM LOD Depending on the stage, it is possible to specifically set how much to apply and manufacture.
관련하여, BIM LOD 의 적용 단계의 예시를 살펴보면 아래와 같이 나타낼 수 있다. 예를 들어, BIM LOD 의 단계는 기획 단계 (LOD 100), 기본 설계 (LOD 200), 실시 설계 (LOD 300), 시공 단계 (LOD 400), 유지 관리 (LOD 500) 으로 구분될 수 있다. In relation to this, an example of the BIM LOD application step can be represented as follows. For example, the stages of BIM LOD can be divided into planning stage (LOD 100), basic design (LOD 200), implementation design (LOD 300), construction stage (LOD 400), and maintenance (LOD 500).
여기서, Building SMART KOREA 의 기준에 따르면 LOD 200 내지 LOD 300 의 경우 개략적인 수량, 형상, 위치 및 방향의 조합이나 시스템으로 모델링 면적, 높이, 부피, 위치 및 방향을 표현하도록 규정하고, LOD 400 의 경우 수량, 형상, 위치 및 방향에 대한 조합 모델링 각종 부재 및 장비 규격의 구체화로 정의되고, LOD 500 의 경우 수량, 형상, 위치 및 방향에 대한 상세조합 모델링 공사의 범위, 양, 질, 치수, 위치, 재질, 질감, 색상 등을 포함하도록 정의될 수 있다. Here, according to the standards of Building SMART KOREA, in the case of
한편, LH 공사의 기준에 따르면, LOD 200 의 경우 공간(거실, 침실, 부엌, 식당, 욕실 등)의 기능과 형상정보(위치및 면적)의 속성 선정 지형정보의 위치와 좌표 속성 정보를 포함하도록 정의되고, LOD 300 의 경우 건축 주요 요소(벽체, 바닥, 계단 등)의 기능과 형상 정보의 속성 선정을 포함하도록 정의되며, LOD 400 의 경우 사회기반시설 (도로, 주차장, 지하구조물 등) 속성 선정 부요소 (가구, 장비 등)의 기능과 형상정보 속성 선정을 포함하도록 정의되고, LOD 500 의 경우 물리적 정보와 생산 제작의 속성 선정을 포함하도록 정의 될 수 있다. On the other hand, according to the standard of LH Corporation, in the case of
또한, 미국 AIA 에 따르면, LOD 100 의 경우 비기하학 데이터 또는 라인기반 업무, 대지, 부피, 구역 등 주요 부재의 전체적인 프로젝트 구성 및 개략견적을 포함하고, LOD 200 의 경우 기본 객체를 3D로 표현 주요 액티비티의 일정계획, 기본 객체에 대한 견적을 포함하도록 정의되고, LOD 300 의 경우 상세 객체의 3D 표현 (치수, 수용력, 연결성) 상세한 일정 계획 상세 기반 견적을 포함하고, LOD 400 의 경우 샵드로잉/제작 및 시공을 위한 상세 표현을 포함하고, LOD 500 의 경우 완공 견적서 작성을 포함하도록 구성될 수 있다. In addition, according to the US AIA,
관련하여, 도 7 은 저레벨 디테일 정도 (Level of Detail, LOD) 에 따른 3차원 모델의 예시도이고, 도 8 은 중레벨 LOD 에 따른 3차원 모델의 예시도이며, 도 9 은 고레벨 LOD 에 따른 3차원 모델의 예시도이다. 도 7 내지 도 9 에 도시된 바와 같이, 저레벨 LOD 를 가지는 3차원 모델에서 고레벨 LOD 를 가지는 3차원 모델에 이를 수록, 예를 들어 구현되는 컴포넌트의 수가 증가되도록 구성될 수도 있고, 또한 구현되는 컴포넌트의 상세화 정도가 증가하도록 구성될 수도 있고, 구현되는 컴포넌트의 폴리곤 수가 증가되도록 구성될 수도 있으며, 구현되는 컴포넌트의 해상도가 증가하도록 구성될 수도 있다. 동일한 컴포넌트의 경우에도 LOD 의 레벨의 고저에 따라 상이한 형상을 가질 수 있으며 보다 세밀한 부분까지 재현되도록 형성될 수 있다. In relation to this, FIG. 7 is an exemplary diagram of a 3D model according to a low level of detail (LOD), FIG. 8 is an exemplary diagram of a 3D model according to a medium level LOD, and FIG. 9 is an exemplary diagram of a 3D model according to a high level LOD. It is an example of a dimensional model. As shown in FIGS. 7 to 9, the number of implemented components may be increased as the 3D model with low level LOD reaches the 3D model with high level LOD. The degree of detail may be increased, the number of polygons of implemented components may be increased, or the resolution of implemented components may be increased. Even in the case of the same component, it can have a different shape according to the height of the LOD level and can be formed to reproduce even more detailed parts.
본 발명의 일 측면에 따르면, 가스 정압 설비 (100) 를 구성하는 복수의 컴포넌트들에 대해 각각 설정될 수 있는 복수의 LOD 는, 제 1 레벨, 제 2 레벨, 제 3 레벨, 제 4 레벨 및 제 5 레벨을 포함하고, 상위 레벨 LOD 의 3차원 디지털 트윈 모델 컴포넌트는 하위 레벨 LOD 의 3차원 디지털 트윈 모델 컴포넌트보다 더 높은 해상도 또는 더 높은 폴리곤 수를 가지도록 구성될 수 있다. 즉, 예를 들어, 본 발명의 일 측면에 따른 가스 정압 설비 (100) 의 컴포넌트들 각각에 대한 3차원 디지털 트윈 모델 컴포넌트는 예를 들어 제 1 내지 제 5 레벨의 5 단계의 LOD 중 어느 하나를 가지도록 설정될 수 있다. According to one aspect of the present invention, a plurality of LODs that can be set for each of a plurality of components constituting the gas
관련하여, 일 측면에 따르면, 제 2 레벨 이하의 레벨은, 가스 정압 설비 (100) 를 구성하는 적어도 하나의 컴포넌트의 외형 모델링이 가능한 디테일 정도를 나타낼 수 있다. 즉, 제 1 레벨 또는 제 2 레벨의 LOD 를 가지는 가스 정압 설비 (100) 의 컴포넌트에 대한 3차원 디지털 트윈 모델 컴포넌트는, 해당 컴포넌트의 외형 모델링이 가능한 정도의 최소한의 디테일 정도를 가지도록 구성될 수 있고, 가능한 낮은 폴리곤 수 또는 해상도를 가질 수 있다. In this regard, according to one aspect, a level below the second level may indicate a level of detail capable of external modeling of at least one component constituting the gas
일 측면에 따르면, 제 3 레벨은, 가스 정압 설비 (100) 를 구성하는 적어도 하나의 컴포넌트의 외형 모델링, 컴포넌트에 포함된 벨브의 가시화, 컴포넌트에 표현되는 수치 또는 게이지의 확인이 가능한 디테일 정도를 나타낼 수 있다. 즉, 제 3 레벨의 LOD 를 가지는 가스 정압 설비 (100) 의 컴포넌트에 대한 3차원 디지털 트윈 모델 컴포넌트는, 해당 컴포넌트의 외형 모델링이 가능할 뿐만 아니라, 컴포넌트에 포함된 밸브를 가시화할 수 있는 정도의 구체화도 및/또는 폴리곤수, 또는 해상도를 가지도록 설정될 수 있고, 나아가 컴포넌트에 표현되는 수치 또는 게이지의 확인이 가능할 정도로 3차원 디지털 트윈 모델이 구체적으로 표시될 수 있는 정도의 구체화도 및/또는 폴리곤수, 또는 해상도를 가지도록 설정될 수 있다. 여기서 예를 들어 벨브의 가시화가 가능한지 여부, 또는 수치 또는 게이지의 확인이 가능한지의 여부에 대한 결정 기준은 미리 설정될 수 있으며, 예를 들어 미리 결정된 배율에서 미리 결정된 크기의 디스플레이장치를 통해 3차원 디지털 트윈 모델 컴포넌트를 표시하였을 때 미리 결정된 N 명의 피험자를 대상으로 인지 여부를 조사하였을 때 미리 결정된 수치 범위 이상의 피험자가 벨브를 인지하는지 여부, 또는 수치 또는 게이지를 확인하는지 여부를 통해 결정하도록 할 수 있으며, 또한 이에 한정되지 아니하고 다양한 방법에 의해 가시화 또는 인지 여부를 결정하도록 할 수 있다. According to one aspect, the third level represents external modeling of at least one component constituting the gas
제 4 레벨 이상의 레벨은, 컴포넌트의 외형 모델링, 컴포넌트에 포함된 벨브의 가시화, 컴포넌트에 표현되는 수치 또는 게이지의 확인, 컴포넌트에 대한 분해 또는 결합을 위한 서브 컴포넌트들에 대한 모델링이 가능한 디테일 정도를 나타낼 수 있다. 즉, 제 4 레벨 또는 제 5 레벨의 LOD 를 가지는 가스 정압 설비 (100) 의 컴포넌트에 대한 3차원 디지털 트윈 모델 컴포넌트는, 제 3 레벨의 구체화도에 더해, 컴포넌트에 대한 분해 또는 결합을 위한 서브 컴포넌트들에 대한 모델링이 가능하도록 생성될 수 있다. 즉, 소정의 컴포넌트를 구성하는 복수의 서브 컴포넌트들이 독립적으로 모델링되어, 상기 소정의 컴포넌트에 대한 분해 또는 결합을 3차원 디지털 트윈 모델 컴포넌트를 통해 구현하여 시각화할 수 있도록 할 수 있다. 각각의 서브 컴포넌트들은 미리 결정한 해상도 또는 폴리곤 수 이상을 가지도록 설정될 수 있다. Levels higher than the fourth level indicate the degree of detail that can be modeled on subcomponents for exterior modeling of components, visualization of valves included in components, verification of numerical values or gauges expressed in components, and disassembly or combination of components. can That is, the 3D digital twin model component for the component of the gas
본 발명의 일 측면에 따르면, 가스 정압 설비 (100) 를 구성하는 복수의 컴포넌트들 각각에 대해 최소의 LOD 레벨이 각각 설정될 수 있다. 예를 들어, 가스 정압 설비의 3차원 디지털 모델을 구성하는 3차원 디지털 트윈 모델 컴포넌트들 중, 파이프 지지대는 제 1 레벨의 LOD 를 가지도록 설정될 수 있다. 파이프 지지대는 해당 컴포넌트를 통해 전달되는 정보 또는 외형상의 특징이 존재하지 않으므로 제 1 레벨의 LOD 를 가지도록 구성될 수 있다. According to one aspect of the present invention, a minimum LOD level can be set for each of a plurality of components constituting the gas
일 측면에 따르면, 가스 정압 설비의 3차원 디지털 모델을 구성하는 3차원 디지털 트윈 모델 컴포넌트들 중, 플랜지, 볼트 및 너트를 포함하는 파이프 외부 컴포넌트는 제 2 레벨의 LOD 를 가지도록 설정될 수 있다. 이와 같은 컴포넌트들은 최소한 외형에 대한 모델링이 수반되도록 하는 LOD 를 가지는 것이 요구된다. According to one aspect, among the 3D digital twin model components constituting the 3D digital model of the gas constant pressure facility, external pipe components including flanges, bolts and nuts may be set to have a second level LOD. Components such as these are required to have LODs that at least allow modeling of the appearance to be followed.
일 측면에 따르면, 가스 정압 설비의 3차원 디지털 모델을 구성하는 3차원 디지털 트윈 모델 컴포넌트들 중, 메인 벨브, 센싱 벨브, 압력계, 차압계 및 안전 벨브는 제 3 레벨의 LOD 를 가지도록 설정될 수 있다. 메인 벨브, 센싱 벨브, 압력계, 차압계 및 안전 벨브는 해당 컴포넌트의 외형 모델링이 가능할 뿐만 아니라, 컴포넌트에 포함된 밸브를 가시화할 수 있는 정도의 구체화도 및/또는 폴리곤수, 또는 해상도를 가지도록 설정되어, 3차원 디지털 트윈 모델을 통해 혼합 현실 또는 증강 현실 또는 가상 현실의 가스 정압 설비를 구현하였을 때 사용자가 입력 수단을 제어하여 밸브를 조작하는 것이 가능하게 하도록 할 수 있다. 나아가 컴포넌트에 표현되는 수치 또는 게이지의 확인이 가능할 정도로 3차원 디지털 트윈 모델이 구체적으로 표시될 수 있는 정도의 구체화도 및/또는 폴리곤수, 또는 해상도를 가지도록 설정될 수 있다. 따라서 실제 가스 정압 설비 (100) 에 구비된 센서에 측정된 센서 값들이 3차원 디지털 트윈 모델의 컴포넌트들에 수치 또는 게이지를 통해 표시되었을 때 사용자들이 이러한 3차원 디지털 트윈 모델의 컴포넌트에 표시된 수치 또는 게이지를 확인하는 것에 의해 가스 정압 설비 (100) 의 현재 상태에 대한 정보를 확인하게 하도록 할 수 있다. According to one aspect, among the 3D digital twin model components constituting the 3D digital model of the gas constant pressure facility, the main valve, the sensing valve, the pressure gauge, the differential pressure gauge, and the safety valve may be set to have a third level LOD. . The main valve, sensing valve, pressure gauge, differential pressure gauge, and safety valve are set to have a degree of detail and/or polygon count or resolution to visualize the valves included in the component, as well as enabling external modeling of the corresponding component. , When a gas constant pressure facility of mixed reality, augmented reality, or virtual reality is implemented through a 3D digital twin model, it is possible to allow the user to operate the valve by controlling the input means. Furthermore, it can be set to have a degree of specificity and/or the number of polygons, or a resolution at which the 3D digital twin model can be specifically displayed to the extent that it is possible to check the numerical value or gauge expressed in the component. Therefore, when the sensor values measured by the sensor provided in the actual gas
일 측면에 따르면, 가스 정압 설비의 3차원 디지털 모델을 구성하는 3차원 디지털 트윈 모델 컴포넌트들 중, 압력 기록 장치, 필터, 긴급 차단 밸브 (Slam Shut Off Valve, SSV) 및 조정기는 제 4 레벨의 LOD 를 가지도록 구성될 수 있다. 이와 같은 컴포넌트들에 대해서는 제 3 레벨의 LOD 의 구체화도에서 더 나아가, 컴포넌트에 대한 분해 또는 결합을 위한 서브 컴포넌트들에 대한 모델링이 가능하도록 생성될 수 있다. 즉, 소정의 컴포넌트를 구성하는 복수의 서브 컴포넌트들이 독립적으로 모델링되어, 상기 소정의 컴포넌트에 대한 분해 또는 결합을 3차원 디지털 트윈 모델 컴포넌트를 통해 구현하여 시각화할 수 있도록 할 수 있다. 각각의 서브 컴포넌트들은 미리 결정한 해상도 또는 폴리곤 수 이상을 가지도록 설정될 수 있다. 즉, 압력 기록 장치, 필터, 긴급 차단 밸브 (Slam Shut Off Valve, SSV) 및 조정기는 3차원 디지털 트윈 모델의 컴포넌트로서 구현되었을 때, 3차원 디지털 트윈 모델의 정보를 제공받는 사용자가 해당 컴포넌트들에 대해 입력 수단을 제어하는 것에 의해 서브 컴포넌트들로 분해하거나, 분해된 서브 컴포넌트들을 조합하는 것에 의해 다시 결합하는 행위를 구현하게 하도록 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 측면에 따른 가스 정압 설비의 모니터링 시스템에 의해 비 숙련자에 대한 가스 정압 설비 (100) 에 대한 훈련 및/또는 교육을 수행하는 것이 가능할 수 있다. According to one aspect, among the 3D digital twin model components constituting the 3D digital model of a gas constant pressure facility, a pressure recording device, a filter, an emergency shut off valve (Slam Shut Off Valve, SSV), and a regulator are LODs of a fourth level. It can be configured to have. For these components, they can be generated so that modeling of subcomponents for decomposition or combination of the components can be performed, going beyond the third level LOD specificity. That is, a plurality of sub-components constituting a predetermined component may be independently modeled, and decomposition or combination of the predetermined component may be implemented and visualized through a 3D digital twin model component. Each of the subcomponents may be set to have a predetermined resolution or the number of polygons or more. That is, when the pressure recording device, filter, slam shut off valve (SSV), and regulator are implemented as components of the 3D digital twin model, the user receiving information from the 3D digital twin model It is possible to implement an action of disassembling into subcomponents by controlling the input means or combining them again by combining the decomposed subcomponents. Accordingly, it may be possible to conduct training and/or education on the gas
한편, 도 10 은 가스 정압 설비의 복수의 컴포넌트들 각각에 대한 LOD 레벨 설정을 나타낸다. 도 10 을 참조하면, 전술한 가스 정압 설비 (100) 의 각 컴포넌트들에 대한 제 1 레벨 내지 제 4 레벨의 지정에 대한 설정이 도시되어 있다. 뿐만 아니라, 동일한 레벨에 속하는 컴포넌트라고 할 지라도, 구체화되는 정도 - 예를 들어 폴리곤수 또는 해상도 - 를 서로 상이하게 설정할 수도 있다. Meanwhile, FIG. 10 shows LOD level settings for each of a plurality of components of the gas constant pressure facility. Referring to FIG. 10 , settings for designation of the first level to the fourth level for each component of the aforementioned gas
도 10 에 도시된 바와 같이, 3차원 디지털 트윈 모델 컴포넌트들 중, 안전 밸브는 메인 벨브, 소형 벨브 및 압력계보다 높은 해상도 또는 폴리곤 수를 가지도록 구성될 수 있다. 즉, 안전 밸브, 메인 벨브, 소형 벨브 및 압력계는 모두 제 3 레벨의 LOD 를 가지도록 설정될 수 있지만, 보다 구체적으로 안전 밸브는 메인 벨브, 소형 벨브 및 압력계보다 높은 해상도 또는 폴리곤 수를 가지도록 구성될 수 있다. 이러한 설정은 예를 들어 안전 밸브가 비교적 높은 복잡도를 가지도록 구성될 수 있는 특징이나, 구현 또는 안전을 위한 중요성의 고저 중 적어도 하나를 기반으로 결정될 수 있다. As shown in FIG. 10 , among the 3D digital twin model components, the safety valve may be configured to have a higher resolution or polygon count than the main valve, the small valve, and the pressure gauge. That is, the safety valve, main valve, small valve, and pressure gauge can all be set to have a third level LOD, but more specifically, the safety valve is configured to have a higher resolution or polygon count than the main valve, small valve, and pressure gauge. It can be. These settings may be determined based on at least one of, for example, features that the safety valve may be configured to have relatively high complexity, or high or low importance for implementation or safety.
또한 도 10 에 도시된 바와 같이, 센서 게이지, 차압 게이지 및 자기압력 기록계는 상기 안전 벨브보다 높은 해상도 또는 폴리곤 수를 가지도록 구성될 수 있다. 즉, 센서 게이지, 차압 게이지 및 자기압력 기록계와 안전 벨브는 모두 제 3 레벨의 LOD 를 가지도록 설정될 수 있지만, 보다 구체적으로는 센서 게이지, 차압 게이지 및 자기압력 기록계는 상기 안전 벨브보다 높은 해상도 또는 폴리곤 수를 가지도록 구성될 수 있다. 게이지 또는 기록계의 경우 보다 높은 폴리곤 수 또는 해상도를 가지도록 설정되어야 수치 또는 눈금이 확인될 수 있을 수 있으며, 또는 보다 높은 가시성 또는 편의성의 제공을 위해 수치 또는 눈금을 가지는 컴포넌트에 대해서는 동일 LOD 레벨 내에서도 더 높은 해상도 또는 폴리곤수를 가지도록 구성될 수 있다. In addition, as shown in FIG. 10, the sensor gauge, differential pressure gauge, and magnetic pressure recorder may be configured to have a higher resolution or polygon count than the safety valve. That is, the sensor gauge, the differential pressure gauge, the magnetic pressure recorder, and the safety valve may all be set to have a third level LOD, but more specifically, the sensor gauge, the differential pressure gauge, and the magnetic pressure recorder have a higher resolution or It can be configured to have a number of polygons. In the case of a gauge or recorder, it must be set to have a higher polygon count or resolution so that the numerical value or graduation can be confirmed, or for components having numerical values or graduations to provide higher visibility or convenience, even within the same LOD level It can be configured to have a high resolution or polygon count.
다시 도 10 을 참조하면, 조정기 및 긴급 차단 밸브는 상기 센서 게이지, 차압 게이지 및 자기압력 기록계보다 높은 해상도 또는 폴리곤 수를 가지도록 구성될 수 있다. 즉, 조정기 및 긴급 차단 밸브 (SSV) 와 센서 게이지, 차압 게이지 및 자기압력 기록계는 동일하게 제 4 레벨의 LOD 를 가지도록 구성될 수 있지만, 조정기 및 긴급 차단 밸브는 상기 센서 게이지, 차압 게이지 및 자기압력 기록계보다 높은 해상도 또는 폴리곤 수를 가지도록 구성될 수 있다. 조정기 및 SSV 는 비교적 높은 복잡도를 가지는 구성이 활용될 확률이 크며, 분해 조립을 위한 서브 컴포넌트 역시 비교적 많은 수를 가질 수 있어, 해당 컴포넌트에 대한 총 폴리곤수가 동일 LOD 레벨의 타 컴포넌트에 비해 더 높게 설정될 수 있다. Referring back to FIG. 10 , the regulator and emergency shut-off valve may be configured to have a higher resolution or polygon count than the sensor gauge, differential pressure gauge, and magnetic pressure recorder. That is, the regulator and emergency shutoff valve (SSV) and the sensor gauge, differential pressure gauge and magnetic pressure recorder may be configured to have the same fourth level LOD, but the regulator and emergency shutoff valve may be configured to have the sensor gauge, differential pressure gauge and magnetic pressure recorder. It can be configured to have a higher resolution or polygon count than the pressure recorder. Adjusters and SSVs are highly likely to use configurations with relatively high complexity, and can have a relatively large number of subcomponents for disassembly and assembly, so the total number of polygons for that component is set higher than other components of the same LOD level. It can be.
관련하여, 도 11 은 가스 정압 설비의 조정기에 대한 실제 부품과 3차원 모델의 예시도이다. 도 11 의 (a) 에 가스 정압 설비에 구비되는 조정기의 실제 사진이 도시된다. 이와 같은 조정기에 대해, 도 11 의 (b) 내지 도 11 (c) 에 도시된 바와 같은 3차원 디지털 트윈 모델이 생성될 수 있다. 도 11 에 예시된 바와 같이, 실제 컴포넌트에 대한 3차원 디지털 트윈 모델은 각 컴포넌트에 대해 지정된 디테일 정도 (LOD) 를 가지도록 생성될 수 있다. 도 11 의 (c) 에 도시된 바와 같이, 조정기에 대해서는 제 4 레벨의 LOD 가 적용되어, 분해 또는 조립의 재현이 가능하도록 조정기를 이루는 각각의 서브 컴포넌트에 대해서도 별도로 모델링되도록 구현될 수 있다. 도 11 에 예시된 바와 같이 가스 정압 설비 (100) 의 각 컴포넌트에 대한 디지털 트윈 모델을 구축함에 있어서는 각 LOD 에 따라 최소한 LOD 레벨을 만족하는 형상 유지 및/또는 폴리곤 수를 가지도록 구현해야 함을 확인할 수 있다. In relation to this, FIG. 11 is an exemplary view of actual parts and a three-dimensional model for a regulator of a gas constant pressure facility. 11(a) shows an actual photo of the regulator provided in the gas constant pressure facility. For such a regulator, a three-dimensional digital twin model as shown in FIGS. 11(b) to 11(c) can be created. As illustrated in FIG. 11 , a 3D digital twin model for real components can be created with a specified degree of detail (LOD) for each component. As shown in (c) of FIG. 11 , a fourth level LOD is applied to the adjuster, so that each subcomponent constituting the adjuster can be separately modeled so that disassembly or assembly can be reproduced. As illustrated in FIG. 11, it is confirmed that in constructing a digital twin model for each component of the gas
한편, 본 발명의 일 측면에 따르면, 가스 정압 설비 (100) 의 각각의 컴포넌트에 대한 3차원 디지털 트윈 모델의 컴포넌트들은, 디퓨즈 (Diffuse) 맵, 스페큘러 (Specular Map) 맵, 투명 (Alpha) 맵, 노멀 (Normal) 맵, 변위 (Displacement) 맵을 포함하는 복수의 텍스처 (Texture) 매핑 (Mapping) 유형들 중, 적어도 디퓨즈 맵, 투명 맵 및 노멀 맵 텍스처를 포함하도록 구성될 수 있다. On the other hand, according to one aspect of the present invention, the components of the 3D digital twin model for each component of the gas
환언하면, 본 발명의 일 측면에 따른 가스 정압 설비 (100) 의 3차원 디지털 트윈 모델에 대해서는 다양한 텍스처 (재질 이미지) 들 중, 부품의 고유(디퓨즈) 색상 텍스쳐, 표면거침정도(노멀) 텍스쳐, 투명(알파) 텍스쳐, 총 3 종류의 텍스쳐를 기본으로 사용해야 한다. In other words, for the 3D digital twin model of the gas
관련하여, 3차원 디지털 트윈 모델의 생성과 관련된 텍스처 (Texture) 와 관련하여, 아래와 같은 다양한 텍스처 매핑이 고려될 수 있다. In this regard, in relation to texture related to the generation of the 3D digital twin model, various texture mappings as follows may be considered.
예를 들어, 3차원 모델의 텍스처 매핑에 활용될 수 있는 텍스처 정보는 대상체의 표면 컬러를 표현하는 정보 (예를 들어, diffuse map), 대상체의 표면 거칠기 및 높낮이를 표현하는 정보 (예를 들어, normal map, height map), 대상체의 표면 반사도를 표현하는 정보(예를 들어, occlusion map) 등을 포함할 수 있다. For example, texture information that can be used for texture mapping of a 3D model is information representing the surface color of an object (eg, diffuse map), information representing the surface roughness and height of an object (eg, diffuse map) normal map, height map), information representing surface reflectivity of the object (eg, occlusion map), and the like.
또한, 정형화된 이미지 기반의 텍스처 정보뿐만 아니라, 연산을 통해 텍스처를 실시간으로 생성할 수 있는 셰이더(shader)를 적용하는 것이 고려될 수도 있다. 예를 들어, 셰이더를 적용하면 영상을 구성하는데 사용되는 모든 픽셀, 정점, 텍스처의 위치, 색조, 채도, 밝기, 대비 등과 같은 대상체의 표면의 변화를 실시간으로 생성할 수 있으며, 대상체 표면의 normal (법선, 수직방향) 값에 대한 정보와 투명도, 반사도, 물체 색상 등의 일반적인 표면 속성, 조명의 종류, 개수와 방향 등에 대한 정보를 이용해 텍스처 정보를 계산할 수도 있다. In addition, it may be considered to apply a shader capable of generating a texture in real time through calculation as well as standardized image-based texture information. For example, by applying a shader, changes in the surface of an object such as all pixels, vertices, texture positions, hue, saturation, brightness, contrast, etc. used to compose an image can be generated in real time, and the normal ( Texture information can also be calculated using information about values (normal, vertical direction), general surface properties such as transparency, reflectivity, and object color, and information about the type, number, and direction of lighting.
텍스처 매핑의 유형과 관련하여, 디퓨즈 맵 (diffuse map) 은 물체의 기본 색상을 나타내는 텍스처를 나타내고, 스페큘러 맵 (specular map) 은 물체의 반사광을 설정하는 텍스처를 나타내고. 범프/노멀 맵(bump/normal map) 은 물체의 요철을 설정하는 텍스처를 나타낼 수 있다. Regarding the types of texture mapping, a diffuse map represents a texture that represents the base color of an object, and a specular map represents a texture that sets the specular light of an object. A bump/normal map may represent a texture that sets the concavity and convexity of an object.
보다 구체적으로, 디퓨즈 맵 (Diffuse Map) 은 픽셀마다의 색상을 가지고 있는, 흔히 말하는 텍스쳐를 의미할 수 있다. 대부분의 물체를 구성하는 색상과 빛은 난반사광 (Diffuse Light) 에서 나오므로, 물체에 컬러 텍스쳐를 매핑하기 위해서는 이를 난반사광에 적용할 수 있다. More specifically, a diffuse map may refer to a commonly referred to texture having a color for each pixel. Since most of the colors and light that make up an object come from diffuse light, it can be applied to diffuse light to map a color texture to an object.
디퓨즈 맵만 적용하더라도, 스페큘러 라이트는 별도로 계산할 수 있지만, 특정 부분의 정반사광에 대한 임의 조절이 요구되거나, 난반사광과 정반사광이 반사하는 빛의 스펙트럼이 서로 다른 경우에 조절을 위해 스페큘러 맵 (Specular Map) 을 적용할 수도 있다. 빛의 색상은 광원에서 나오는 빛의 색상이며, 빛의 색상 또한 물체의 색 결정에 영향을 끼친다.Even if only the diffuse map is applied, the specular light can be calculated separately, but if an arbitrary adjustment is required for the specular light in a specific part, or if the spectrum of light reflected by the diffuse light and the specular light is different, the specular light map ( Specular Map) can also be applied. The color of light is the color of light emitted from a light source, and the color of light also affects the color of an object.
한편, 노말 (Normal) 매핑과 관련하여, 텍스쳐를 사용하면 표면을 다양하게 표현할 수 있지만, 평평한 면에 대한 실제감을 구현하는 것이 용이하지 않다. 관련하여, 울퉁불퉁하거나 입체감이 느껴지는 물체를 생성해야 하는 경우, 버텍스를 추가적으로 사용하는 것에 의해 울퉁불퉁한 표면을 실제로 구현하는 것이 실제 표면의 느낌을 구현하고 어느 각도에서도 어색함이 느껴지지 않는 장점이 있으나, 버텍스를 많이 사용하는 만큼 성능 저하가 동반되는 문제가 있다. 굴곡부에서의 음영이나 색의 차이 또한 결국은 빛이 만들어내는 모습이기 때문에, 평평하고 로우 버텍스인 물체라도 섬세하고 울퉁불퉁하게 모델링 된 물체의 빛을 모방할 수 있다면, 유사한 질감을 만들어낼 수 있다. On the other hand, in relation to normal mapping, a surface can be expressed in various ways by using a texture, but it is not easy to implement a sense of reality on a flat surface. In this regard, when it is necessary to create a bumpy or three-dimensional object, actually implementing the bumpy surface by additionally using vertices has the advantage of realizing the feeling of the actual surface and not feeling awkward at any angle, but the vertex There is a problem that is accompanied by performance degradation as much as it is used a lot. Since the difference in shading or color at the bend is also a shape created by light, so even a flat and low-vertex object can create a similar texture if it can imitate the light of a delicate and bumpy modeled object.
난반사광을 구현할 때 필요한 것은 결국 광원 벡터와 표면의 법선벡터이므로, 높은 수준으로 모델링된 물체의 법선 벡터를 텍스쳐에 저장해 두었다가, 낮은 수준으로 모델링된 물체에 텍스처 매핑을 수행한 뒤 조명을 구현하면, 입체감이 느껴지는 높은 수준으로 모델링된 3차원 모델을 모방하는 것이 가능하다. 이와 같이 법선들이 저장된 텍스쳐를 노말 맵이라고 하며, 이와 같은 노말 텍스쳐를 적용하는 것을 노말 매핑이라 지칭할 수 있다. What is needed to implement diffused light is the light source vector and the normal vector of the surface after all, so if you store the normal vector of a high-level modeled object in a texture, perform texture mapping on a low-level modeled object, and then implement lighting, It is possible to imitate a three-dimensional model modeled at a high level where a three-dimensional effect can be felt. A texture in which normals are stored in this way is called a normal map, and application of such a normal texture may be referred to as normal mapping.
본 발명의 일 측면에 따르면, 앞서 살핀 바와 같은 복수의 텍스처 맵들 중 가스 정압 설비 (100) 의 각각의 컴포넌트에 대한 3차원 디지털 트윈 모델의 컴포넌트들은, 적어도 디퓨즈 맵, 투명 맵 및 노멀 맵 텍스처를 포함하도록 구성될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 가스 정압 설비 (100) 의 각각의 컴포넌트에 대한 3차원 디지털 트윈 모델의 컴포넌트들은, 각각의 컴포넌트들 별로 적용되는 텍스처 맵의 유형이 상이하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 제 1 레벨 내지 제 2 레벨의 LOD 를 가지는 컴포넌트에 대해서는 디퓨즈 맵이 적용되고, 제 3 레벨의 LOD 가 적용되는 컴포넌트에 대해서는 디퓨즈 맵 및 노멀 맵이 적용되고, 제 4 레벨의 LOD 가 적용되는 컴포넌트에 대해서는 디퓨즈 맵, 노멀 맵 및 투명 맵을 포함하는 텍스처를 적용하도록 구성될 수 있다. According to one aspect of the present invention, the components of the 3D digital twin model for each component of the gas
전술한 바와 같이 가스 정압 설비에 대한 디지털 트윈을 구현하기 위한 3차원 모델링을 생성함에 있어서 가스 정압 설비를 구성하는 각 컴포넌트들 각각에 대한 디테일 정도를 결정함으로써 원격 관리 및 현장에 대한 정보 제공이 가능하고 또한 제작된 3차원 모델에 대한 가이드 라인으로서 3차원 모델의 거래 역시 활성화시킬 수 있는 모델링 기준을 제공하는 것이 가능하다. As described above, in creating a 3D modeling for realizing a digital twin for gas constant pressure facilities, remote management and on-site information can be provided by determining the degree of detail for each component constituting gas constant pressure facilities, In addition, as a guideline for the manufactured 3D model, it is possible to provide modeling standards that can also activate the trade of the 3D model.
즉, 가스 정압 설비 (100) 를 구성하는 컴포넌트 마다 BIM LOD 단계 구성 및 3차원 모델의 폴리곤 수의 기준과 관련하여 예를 들어 현장 디바이스와 같은 스마트 디바이스에서 구현될 수 있는 최소한의 기준을 규정하는 것에 의해 가스 정압 설비 분야에서의 디지털 트윈 3차원 모델링에 대한 효율적인 가이드라인의 제시가 가능하다. That is, in relation to the criteria for the BIM LOD step configuration and the number of polygons of the 3D model for each component constituting the gas
또한, 이와 같은 가이드라인의 제공에 의해, 생성된 3차원 모델링에 대한 매매 또는 공유를 위한 플랫폼의 구현이 용이하게 될 수 있다. 가이드라인을 통해 일종의 산업 표준화와 같은 기준이 제공되고 표준에 의해 제작된 3차원 모델에대한 매매 행위를 수행하도록 할 수 있다. In addition, by providing such a guideline, implementation of a platform for selling or sharing the generated 3D modeling can be facilitated. Through the guideline, standards such as a kind of industrial standardization are provided, and trading activities for 3D models produced according to the standards can be performed.
한편, 본 발명의 일 측면에 따른 가스 정압 설비에 대한 3차원 디지털 트윈 모델을 생성하는 단계는 컴퓨팅 디바이스에 의해 수행될 수 있으며, 예를 들어 상황실 (900) 의 컴퓨팅 디바이스 (910) 가 활용될 수 있으나 이에 한정되지 아니하며, 가스 정압 설비 (100) 의 현장에 대한 임의의 영상 정보 획득 장치 (예를 들어 카메라 또는 3차원 스캔 장치) 로부터의 정보를 기반으로 임의의 컴퓨팅 디바이스를 통해 3차원 디지털 트윈 모델이 생성될 수 있고, 생성된 디지털 트윈 모델은 예를 들어 상황실 (900) 의 컴퓨팅 디바이스 (910) 의 저장 매체 (913) 에 저장되거나, 원격의 서버에 저장되어 상황실 (900) 로 제공되도록 구성될 수도 있다. Meanwhile, the step of generating a 3D digital twin model for a gas constant pressure facility according to an aspect of the present invention may be performed by a computing device, and for example, the
다시 도 4 를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 트윈을 이용한 가스 정압 설비 모니터링 방법은, 가스 정압 설비 (100) 에 구비된 적어도 하나 이상의 센서 (110) 로부터 측정값 정보를 수신할 수 있다 (단계 420). Referring back to FIG. 4 , in the gas constant pressure facility monitoring method using a digital twin according to an embodiment of the present invention, measured value information may be received from at least one
앞서 살핀 바와 같이, 하나 이상의 센서 (110) 는 제 1 센서 (111), 제 2 센서 (112) 및 제 N 센서 (113) 를 포함할 수 있으며, 각각의 센서들은 가스 정압 설비 (100) 를 구성하는 복수의 컴포넌트들 중 적어도 하나에 배치되거나, 복수의 컴포넌트들 중 적어도 하나와 다른 컴포넌트 사이에 배치되거나, 또는 복수의 컴포넌트들 중 적어도 하나와 연관된 임의의 위치에 배치될 수 있다. As discussed above, the one or
예를 들어 상황실 (900) 의 컴퓨팅 디바이스 (910) 가 적어도 하나의 센서 (110) 로부터의 측정값 정보를 수신할 수 있다. 컴퓨팅 디바이스 (910) 는 수신된 측정값 정보를 기반으로 기 생성된 가스 정압 설비 (100) 에 대한 3차원 디지털 트윈 모델에 가스 정압 설비 (100) 의 현재 상태에 대한 정보를 반영하여 표시하도록 할 수 있으며, 또는 측정값 정보를 기반으로 가스 정압 설비 (100) 에 대한 예지 보전을 수행하여 가스 정압 설비 (100) 의 운영 및 유지 보수에 관한 선제적 정보를 생성하고 이를 3차원 디지털 트윈 모델과 함께 가시적으로 이용자에게 전달하도록 구성될 수 있다. For example, the
보다 구체적으로, 예를 들어, 도 4 를 다시 참조하면, 예를 들어 컴퓨팅 디바이스 (910) 는, 미리 학습된 인공 신경망 기반의 수명 관리 및 예지 보전 모델에 적어도 하나 이상의 센서 (110) 로부터 수신한 측정값 정보를 입력하는 것에 의해 가스 정압 설비를 구성하는 복수의 컴포넌트들 중 적어도 하나에 대한 수명 종료 근접 여부 또는 고장 수리 필요 여부를 결정하도록 구성될 수 있다 (단계 430). More specifically, for example, referring back to FIG. 4 , for example, the
본 발명의 일 측면에 따른 수명 관리 및 예지 보전 모델은, 소정의 인공 신경망 (Artificial Neural Network, ANN) 을 복수의 센서들로부터의 측정값과 그에 따른 가스 정압 설비 (100) 의 예지 보전에 대한 판단 정보가 라벨링된 복수의 훈련 데이터 세트를 이용하여 훈련시킨 것일 수 있다. 여기서, 일 예시적인 인공 신경망 유형은 CNN, RNN, LSTM 중 적어도 하나가 활용될 수 있고, 또한 임의의 기계 학습 알고리즘 중 적어도 하나가 활용될 수 있으나, 특정 인공 신경망 유형 및 알고리즘에 한정되지 아니하며, 가스 정압 설비 (100) 의 예지 보전을 위해 사용될 수 있는 임의의 인공 신경망 유형 및 알고리즘이 적절히 활용될 수 있다. Life management and predictive maintenance model according to an aspect of the present invention, a predetermined artificial neural network (ANN) is used to determine the measured values from a plurality of sensors and the predictive maintenance of the gas
여기서, 인공 신경망 기반의 수명 관리 및 예지 보전 모델에 의해 도출될 수 있는 가스 정압 설비 (100) 의 운영 및 유지 보수에 관한 선제적 정보는, 예를 들어 가스 정압 설비를 구성하는 복수의 컴포넌트들 중 적어도 하나에 대한 수명 종료 근접 여부 또는 고장 수리 필요 여부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 수명 관리 및 예지 보전 모델에 의한 출력값은 가스 정압 설비 (100) 의 복수의 컴포넌트들 중 적어도 하나에 대한 건전성 평가값일 수 있다. Here, the preemptive information on the operation and maintenance of the gas
본 발명의 일 측면에 따르면, 인공 신경망을 훈련시키기 위한 복수의 훈련 데이터 세트들은, 종래 가스 정압 설비 (100) 의 SCADA 시스템과 같이 가스 정압 설비 (100) 의 유지 관리 또는 운영을 위해 원격 감시 장치를 활용하여 정압 설비에 설치된 센서로부터의 정보들을 수집하고 이벤트 발생 여부를 판단하거나 상황실 (통합관제실) 의 모니터에 텍스트 또는 2차원의 그래픽 형식으로 게시되는 용도로 활용되었던 것과 같이, 종래에 활용되던 원격 감시 장치로부터 수집된 디지털 정보 (정형화된 데이터) 와 유지보수를 위한 관리활동을 통해 누적된 비정형 데이터의 분석 및/또는 가공을 통해 생성된 것일 수 있다. According to one aspect of the present invention, a plurality of training data sets for training an artificial neural network is a remote monitoring device for maintenance or operation of the gas
일 측면에 따르면, 인공 신경망의 학습을 위한 복수의 훈련 데이터 세트들은, 정형 데이터와 비정형 데이터를 시간 순서에 따라 대응시키는 것에 의해 입력과 출력을 라벨링한 데이터 세트들일 수 있다. 예를 들어, 정형 데이터는 제 1 시점으로부터 제 2 시점까지의 가스 정압 설비 (100) 에 부착된 적어도 하나 이상의 센서들로부터의 측정값들의 시퀀스일 수 있다. 또한, 예를 들어, 비정형 데이터는 상기 가스 정압 설비 (100) 에 대한 제 1 시점으로부터 제 2 시점까지의 가스 정압 설비 (100) 를 구성하는 적어도 하나 이상의 컴포넌트들 각각에 대한 정비 이력 데이터를 포함할 수 있다. According to one aspect, the plurality of training data sets for learning of the artificial neural network may be data sets in which inputs and outputs are labeled by matching structured data and unstructured data in a time order. For example, the structured data may be a sequence of measured values from at least one or more sensors attached to the gas
예를 들어, 정비 이력 데이터에 상기 가스 정압 설비 (100) 의 컴포넌트들 중 어느 하나인 제 1 컴포넌트에 대한 교체 이력이 포함되어 있을 때, 훈련 데이터세트들 중 어느 하나의 훈련 데이터는 상기 제 1 컴포넌트의 교체 시점보다 미리 결정한 시간 구간 만큼 앞선 소정 시점의 상기 가스 정압 설비의 적어도 하나 이상의 센서들로부터의 측정값들을 입력으로, 상기 제 1 컴포넌트에 대한 교체 시점 임박 결정 정보를 출력으로 라벨링한 훈련 데이터일 수 있다. 교체 시점 임박 결정 정보는 해당 컴포넌트에 대한 수명 종료 근접 여부로서 해석될 수 있다. For example, when the maintenance history data includes a replacement history for a first component, which is any one of the components of the gas
예를 들어 소정 시점의 센서값들을 입력으로, 컴포넌트에 대한 판단을 출력으로 예시하였으나, 본 발명의 실시예에 따른 예를 들어 LSTM 을 활용하는 것과 같이 센서들로부터의 측정값들에 대한 시퀀스를 입력으로, 그에 따른 특정 시점의 소정 컴포넌트에 대한 상태 판단 정보를 출력으로 가질 수도 있음은 물론이다. For example, sensor values at a certain point in time are used as inputs, and component judgments are exemplified as outputs. , it is of course possible to have status determination information for a predetermined component at a specific point in time as an output.
일 측면에 따르면, 가스 정압 설비에 대한 수명 관리 및 예지 보전 모델 생성을 위한 인공 신경망의 학습은, 가스 정압 설비에 구비되는 적어도 하나 이상의 압력 센서를 통해 수집된 데이터를 인공지능 빅데이터 분석을 통해 정상 범위를 초과하는 압력 변화에 따른 이상 상태 예측 알고리즘을 개발 및 시스템 구축으로서 수행될 수 있다. 여기서, 설비 위험도를 예측하기 위해 앙상블 모델인 XGBoost (Extreme Gradient Boosting) 알고리즘이 사용될 수도 있다. Decision tree 를 기반으로 하는 Ensemble 방법들 중, Boosting 을 기반으로 하는 XGBoost 알고리즘은 과적합 방지에 우수한 성능을 보일 수 있다. 일 측면에 따라, CART 알고리즘으로 선행 학습을 수행한 이후, 성능 개선을 위해 CART 알고리즘의 에러에 대해서 반복 학습하도록 할 수 있다. According to one aspect, learning of an artificial neural network for life management of gas constant pressure facilities and generation of predictive maintenance models is performed by analyzing data collected through at least one or more pressure sensors provided in gas constant pressure facilities through artificial intelligence big data analysis. It can be performed as developing an abnormal state prediction algorithm according to pressure change exceeding a range and building a system. Here, an XGBoost (Extreme Gradient Boosting) algorithm, which is an ensemble model, may be used to predict facility risk. Among Ensemble methods based on decision trees, the XGBoost algorithm based on boosting can show excellent performance in preventing overfitting. According to one aspect, after pre-learning with the CART algorithm, errors in the CART algorithm may be repeatedly learned to improve performance.
한편, 일 측면에 따르면, 가스 정압 설비를 구성하는 복수의 컴포넌트들 중 적어도 하나에 대한 수명 종료 근접 여부 또는 고장 수리 필요 여부를 결정하는 단계 (단계 430) 는, 정압기 안정성 평가 시각화 정보를 생성하는 것을 더 수행하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 가스 정압 설비를 구성하는 적어도 하나의 컴포넌트 각각에 대해 컴포넌트 별 식별번호가 부여될 수 있으며, 또는 복수의 가스 정압 설비에 대한 모니터링을 수행하는 경우 각각의 가스 정압 설비 마다 식별번호가 부여될 수 있다. 식별번호를 기반으로 해당하는 컴포넌트 또는 정압 설비의 유지 관리 (예를 들어, 정비 및/또는 보수) 이력을 이용하여 빅데이터 기반의 정량적 평가 지수를 산출할 수 있으며, 이를 시각화하여 3차원 디지털 트윈 모델을 통해 해당 정압 설비 또는 컴포넌트의 표시를 부각시키도록 하는 것에 의해 정량적 평가 지수를 시각적으로 표시할 수 있다. Meanwhile, according to one aspect, the step of determining whether at least one of a plurality of components constituting the gas constant pressure facility is nearing the end of life or whether a failure repair is required (step 430) includes generating pressure stabilizer stability evaluation visualization information. It can be configured to do more. For example, an identification number for each component may be assigned to each of at least one component constituting the gas constant pressure facility, or in the case of monitoring a plurality of gas constant pressure facilities, an identification number is assigned to each gas constant pressure facility. It can be. Based on the identification number, it is possible to calculate a quantitative evaluation index based on big data using the maintenance (eg, maintenance and / or repair) history of the corresponding component or static pressure facility, and visualize it to create a 3D digital twin model. A quantitative evaluation index can be visually displayed by emphasizing the display of a corresponding static pressure facility or component through.
다시 도 4 를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 트윈을 이용한 가스 정압 설비 모니터링 방법은, 적어도 하나의 센서 (110) 로부터의 측정값 정보 및 기 생성된 가스 정압 설비에 대한 3차원 디지털 트윈 모델을 기반으로 상기 가스 정압 설비에 대한 시각적 상태 정보를 제공할 수 있다 (단계 440). 환언하면, 본 발명의 일 측면에 따르면 센서들로부터의 센서값 정보를 기반으로 모니터링 대상인 가스 정압 설비의 현재 상태를 상기 가스 정압 설비에 대한 3차원 디지털 트윈 모델에 실시간으로 반영하여 표시하도록 할 수 있다. Referring back to FIG. 4 , a gas constant pressure facility monitoring method using a digital twin according to an embodiment of the present invention provides measurement value information from at least one
일 측면에 따르면, 가스 정압 설비에 대한 시각적 상태 정보를 제공하는 단계는, 측정값 정보에 따라 3차원 디지털 트윈 모델을 구성하는 복수의 컴포넌트들 중 적어도 하나의 표시 형태를 상이하게 출력하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 미리 설정한 임계값 이상의 센서 측정값 정보가 수신되는 것에 의해, 해당 센서와 연관된 컴포넌트의 표시 색상을 달리하거나, 해당 컴포넌트에 반투명 하이라이트가 부가되어 표시되도록 하는 것과 같은 다양한 방법이 적용될 수 있다. 또는, 예를 들어 압력계, 센서 게이지, 차압 게이지, 자기압력 기록계 중 적어도 하나와 같이, 센서의 측정값을 표시하도록 구성된 컴포넌트에 대응하는 3차원 디지털 트윈 모델 컴포넌트에 대해서는, 해당하는 디지털 트윈 모델 컴포넌트 역시 가스 정압 설비의 컴포넌트와 동일하게 측정된 센서값을 숫자 또는 게이지를 통해 표시하도록 반영하여 출력하도록 할 수 있다. 앞서 살핀 바와 같이 수치 또는 게이지의 확인이 필요한 모델 컴포넌트에 대해서는 예를 들어 제 4 레벨의 LOD 를 적용하여 3차원 모델링을 수행하도록 함으로써, 3차원 디지털 트윈 모델을 통해 표시되는 수치 또는 게이지가 이용자에게 인식되도록 할 수 있다. According to one aspect, the providing of the visual state information on the gas constant pressure facility may be configured to output a different display form of at least one of a plurality of components constituting the 3D digital twin model according to the measured value information. there is. For example, various methods such as changing the display color of a component associated with a corresponding sensor or displaying a component associated with a corresponding sensor with a translucent highlight added thereto may be applied when information on a sensor measurement value equal to or higher than a preset threshold is received. there is. Alternatively, for a three-dimensional digital twin model component corresponding to a component configured to display a measured value of a sensor, for example, at least one of a pressure gauge, a sensor gauge, a differential pressure gauge, and a magnetic pressure recorder, the corresponding digital twin model component is also Similar to the components of the gas constant pressure facility, the measured sensor value can be reflected and output to be displayed through numbers or gauges. As discussed above, for model components that require verification of numerical values or gauges, for example, by applying a 4th level LOD to perform 3D modeling, users can recognize the numerical values or gauges displayed through the 3D digital twin model. can be made
한편, 본 발명의 일 측면에 따르면, 가스 정압 설비에 대한 시각적 상태 정보를 제공하는 단계 (단계 440) 는, 예지보전 단계 (단계 430) 에 따라 수명 종료가 근접하다고 결정된 가스 정압 설비의 컴포넌트 또는 고장 수리가 필요하다고 결정된 가스 정압 설비의 컴포넌트에 대응하는 3차원 디지털 트윈 모델의 컴포넌트를 수명 종료 근접 또는 고장 수리 필요로 결정되지 않은 컴포넌트와 상이한 표시 형태로 출력하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 수명 종료 근접으로 결정된 제 1 컴포넌트에 대응하는 제 1 컴포넌트 모델은 제 1 색상을 가지는 반투명 하이라이트가 부가된 형태로 표시되고, 고장 수리 필요로 결정된 제 2 컴포넌트에 대응하는 제 2 컴포넌트 모델은 상기 제 1 색상과 상이한 제 2 색상을 가지는 반투명 하이라이트가 부가된 형태도 표시되도록 구성될 수 있다. On the other hand, according to one aspect of the present invention, the step of providing visual status information on the gas constant pressure facility (step 440) is a component or failure of the gas constant pressure facility that is determined to be close to the end of life according to the predictive maintenance step (step 430). Components of the 3D digital twin model corresponding to components of the gas constant pressure facility determined to be in need of repair may be output in a different display form than components not determined to be near end of life or in need of repair. For example, a first component model corresponding to a first component determined to be near end-of-life is displayed in a form with a translucent highlight having a first color, and a second component model corresponding to a second component determined to require repair. may be configured to display a form to which a translucent highlight having a second color different from the first color is added.
한편, 앞서 설명한 바와 같은 가스 정압 설비 또는 이를 구성하는 컴포넌트들 중 적어도 하나의 각각에 대한 유지 관리에 대한 정량적 평가 지수 또는 건전성 평가값을 3차원 디지털 트윈 모델 또는 3차원 디지털 트윈 모델 컴포넌트와 함께 표시되도록 구성할 수도 있다. 예를 들어, 정량적 평가 지수 또는 건전성 평가값에 따라 복수의 단계로 구분되는 표시 레벨을 결정하고, 해당하는 표시 레벨에 따라 투명도가 결정되는 반투명 하이라이트가 해당하는 컴포넌트에 부가된 형태로 표시되도록 할 수 있다. On the other hand, as described above, the gas constant pressure facility or at least one of the components constituting it is displayed with a 3D digital twin model or a 3D digital twin model component for a quantitative evaluation index or soundness evaluation value for maintenance. can also be configured. For example, a display level divided into a plurality of stages may be determined according to a quantitative evaluation index or a soundness evaluation value, and a translucent highlight whose transparency is determined according to the corresponding display level may be displayed in a form added to a corresponding component. there is.
또한, 일 측면에 따르면, 가스 정압 설비에 대한 시각적 상태 정보를 제공하는 단계 (단계 440) 는, 가스 정압 설비의 현장 근무자가 가스 정압 설비 내에서 사용하도록 제공된 현장 관리자 디바이스 (190) 로 가스 정압 설비에 대한 시각적 상태 정보를 전송하여 현장 관리자 디바이스 (190) 에 시각적 상태 정보를 표시하도록 구성될 수 있다. 여기서, 시각적 상태 정보를 전송하는 것은 클라우드 (200) 기반의 웹 서비스를 통해 수행되도록 할 수 있다. 따라서, 앞서 살핀 바와 같이 종래의 SCADA 시스템이 상황실 (900) 에서 폐쇄적으로 정보를 제공하던 것과 달리, 현장에서 근무하고 있는 현장 관리 인력들도 실시간으로 가스 정압 설비 (100) 의 현재 상태에 대한 정보를 3차원 디지털 트윈 모델을 통해 더욱 직관적이고 가시적인 형태로 파악하도록 할 수 있다. 따라서 현장 관리자와 상황실 근무자 간의 효율적인 협업 구조 역시 달성될 수 있다. Further, according to one aspect, the step of providing visual status information about the gas constant pressure facility (step 440) may include providing field personnel of the gas constant pressure facility for use within the gas constant pressure facility to the
도 6 은 일 실시예에 따른 가스 정압 설비 모니터링 시스템의 정보 흐름도이다. 도 6 에 도시된 바와 같이, 가스 정압 설비 (100) 에 구비된 적어도 하나 이상의 센서들로부터 측정값이 상황실 (900) 의 컴퓨팅 디바이스로 전송될 수 있으며 (단계 610), 상황실 (900) 의 컴퓨팅 디바이스는 AI 모델을 기반으로 센서 측정 값을 이용한 수명 종료 근접 여부 또는 고장 수리 필요 여부 결정을 수행할 수 있다 (단계 620). 이외에도 전술한 바와 같은 정량적 평가 지수 또는 건전성 평가값을 산출하도록 구성될 수도 있다. 6 is an information flow diagram of a gas constant pressure facility monitoring system according to an embodiment. As shown in FIG. 6 , measured values from at least one or more sensors provided in the gas
이와 같이 가스 정압 설비에 대한 시각적 상태 정보가 생성되면, 예를 들어 상황실 (900) 의 컴퓨팅 디바이스는 예를 들어 클라우드 네트워크를 통해 가스 정압 설비의 현장 관리자가 사용할 수 있는 현장 관리자 디바이스 (190) 로 상기 시각적 상태 정보를 전송할 수 있다 (단계 630). If the visual status information for the gas constant pressure facility is generated in this way, for example, the computing device of the
따라서, 상황실 (900) 의 컴퓨팅 디바이스를 통해서 상황실 근무자에게 가스 정압 설비에 대한 시각적 상태 정보의 제공이 이루어질 수 있으며 (단계 640), 또한 현장 관리자에게 가스 정압 설비에 대한 시각적 상태 정보의 제공이 이루어질 수 있다 (단계 650). Therefore, through the computing device of the
도 12 는 본 발명의 일 실시예에 따른 방법이 수행될 수 있는 컴퓨팅 디바이스의 예시적인 구성을 나타내는 블록도이다. 도 12 를 참조하면, 컴퓨팅 시스템 (800) 은 플래시 스토리지 (810) , 프로세서 (820), RAM (830), 입출력 장치 (840) 및 전원 장치 (850) 를 포함할 수 있다. 또한, 플래시 스토리지 (810) 는 메모리 장치 (811) 및 메모리 컨트롤러 (812) 를 포함할 수 있다. 한편, 도 12 에는 도시되지 않았지만, 컴퓨팅 시스템 (800) 은 비디오 카드, 사운드 카드, 메모리 카드, USB 장치 등과 통신하거나, 또는 다른 전자 기기들과 통신할 수 있는 포트 (port) 들을 더 포함할 수 있다.12 is a block diagram illustrating an exemplary configuration of a computing device on which a method according to an embodiment of the present invention may be performed. Referring to FIG. 12 , a
컴퓨팅 시스템 (800) 은 퍼스널 컴퓨터로 구현되거나, 노트북 컴퓨터, 휴대폰, PDA (personal digital assistant) 및 카메라 등과 같은 휴대용 전자 장치로 구현될 수 있다.The
프로세서 (820) 는 특정 계산들 또는 태스크 (task) 들을 수행할 수 있다. 실시예에 따라, 프로세서 (820) 는 마이크로프로세서 (micro-processor), 중앙 처리 장치 (Central Processing Unit, CPU)일 수 있다. 프로세서 (820) 는 어드레스 버스 (address bus), 제어 버스 (control bus) 및 데이터 버스 (data bus) 등과 같은 버스 (860) 를 통하여 RAM (830), 입출력 장치 (840) 및 플래시 스토리지 (810) 와 통신을 수행할 수 있다.
일 실시예에 따라, 프로세서 (820) 는 주변 구성요소 상호연결 (Peripheral Component Interconnect, PCI) 버스와 같은 확장 버스에도 연결될 수 있다.According to one embodiment, the
RAM (830) 는 컴퓨팅 시스템 (800) 의 동작에 필요한 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 디램 (DRAM), 모바일 디램, 에스램 (SRAM), 피램 (PRAM), 에프램 (FRAM), 엠램 (MRAM), 알램 (RRAM) 을 포함하는 임의의 유형의 랜덤 액세스 메모리가 RAM (830)으로 이용될 수 있다.The
입출력 장치 (840) 는 키보드, 키패드, 마우스 등과 같은 입력 수단 및 프린터, 디스플레이 등과 같은 출력 수단을 포함할 수 있다. 전원 장치 (850) 는 컴퓨팅 시스템 (800) 의 동작에 필요한 동작 전압을 공급할 수 있다.The input/
상술한 본 발명에 따른 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체로는 컴퓨터 시스템에 의하여 해독될 수 있는 데이터가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래시 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다. 또한, 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체는 컴퓨터 통신망으로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 실행될 수 있다.The method according to the present invention described above may be implemented as computer readable codes on a computer readable recording medium. Computer-readable recording media includes all types of recording media in which data that can be decoded by a computer system is stored. For example, there may be read only memory (ROM), random access memory (RAM), a magnetic tape, a magnetic disk, a flash memory, an optical data storage device, and the like. In addition, the computer-readable recording medium may be distributed in computer systems connected through a computer communication network, and stored and executed as readable codes in a distributed manner.
이상, 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위가 상기 도면 또는 실시예에 의해 한정되는 것을 의미하지는 않으며 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. Although the above has been described with reference to the drawings and examples, it does not mean that the scope of protection of the present invention is limited by the drawings or examples, and those skilled in the art will understand the scope of the present invention described in the claims below. It will be understood that various modifications and changes may be made to the present invention without departing from the spirit and scope.
구체적으로, 설명된 특징들은 디지털 전자 회로, 또는 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 또는 그들의 조합들 내에서 실행될 수 있다. 특징들은 예컨대, 프로그래밍 가능한 프로세서에 의한 실행을 위해, 기계 판독 가능한 저장 디바이스 내의 저장장치 내에서 구현되는 컴퓨터 프로그램 제품에서 실행될 수 있다. 그리고 특징들은 입력 데이터 상에서 동작하고 출력을 생성함으로써 설명된 실시예들의 함수들을 수행하기 위한 지시어들의 프로그램을 실행하는 프로그래밍 가능한 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 설명된 특징들은, 데이터 저장 시스템으로부터 데이터 및 지시어들을 수신하기 위해, 및 데이터 저장 시스템으로 데이터 및 지시어들을 전송하기 위해 결합된 적어도 하나의 프로그래밍 가능한 프로세서, 적어도 하나의 입력 디바이스, 및 적어도 하나의 출력 디바이스를 포함하는 프로그래밍 가능한 시스템 상에서 실행될 수 있는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램들 내에서 실행될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 소정 결과에 대해 특정 동작을 수행하기 위해 컴퓨터 내에서 직접 또는 간접적으로 사용될 수 있는 지시어들의 집합을 포함한다. 컴퓨터 프로그램은 컴파일된 또는 해석된 언어들을 포함하는 프로그래밍 언어 중 어느 형태로 쓰여지고, 모듈, 소자, 서브루틴(subroutine), 또는 다른 컴퓨터 환경에서 사용을 위해 적합한 다른 유닛으로서, 또는 독립 조작 가능한 프로그램으로서 포함하는 어느 형태로도 사용될 수 있다.Specifically, the described features may be implemented within digital electronic circuitry, or within computer hardware, firmware, or combinations thereof. Features may be implemented in a computer program product embodied within storage, eg, in a machine-readable storage device, for execution by a programmable processor. And features can be performed by a programmable processor executing a program of instructions to perform the functions of the described embodiments by operating on input data and generating output. The described features include at least one programmable processor, at least one input device, and at least one output device coupled to receive data and instructions from and to transmit data and instructions to the data storage system. It can be executed within one or more computer programs that can be executed on a programmable system including. A computer program includes a set of instructions that can be used directly or indirectly within a computer to perform a particular action for a given result. A computer program is written in any programming language, including compiled or interpreted languages, and contained as modules, components, subroutines, or other units suitable for use in other computer environments, or as stand-alone programs. can be used in any form.
지시어들의 프로그램의 실행을 위한 적합한 프로세서들은, 예를 들어, 범용 및 특수 용도 마이크로프로세서들 둘 모두, 및 단독 프로세서 또는 다른 종류의 컴퓨터의 다중 프로세서들 중 하나를 포함한다. 또한 설명된 특징들을 구현하는 컴퓨터 프로그램 지시어들 및 데이터를 구현하기 적합한 저장 디바이스들은 예컨대, EPROM, EEPROM, 및 플래쉬 메모리 디바이스들과 같은 반도체 메모리 디바이스들, 내부 하드 디스크들 및 제거 가능한 디스크들과 같은 자기 디바이스들, 광자기 디스크들 및 CD-ROM 및 DVD-ROM 디스크들을 포함하는 비휘발성 메모리의 모든 형태들을 포함한다. 프로세서 및 메모리는 ASIC들(application-specific integrated circuits) 내에서 통합되거나 또는 ASIC들에 의해 추가되어질 수 있다.Suitable processors for execution of a program of instructions include, for example, both general and special purpose microprocessors, and either a single processor or multiple processors in a computer of another type. Also, storage devices suitable for embodying computer program instructions and data embodying the described features include, for example, semiconductor memory devices such as EPROM, EEPROM, and flash memory devices, magnetic memory devices such as internal hard disks and removable disks. devices, magneto-optical disks and all forms of non-volatile memory including CD-ROM and DVD-ROM disks. The processor and memory may be integrated within or added by ASICs (application-specific integrated circuits).
이상에서 설명한 본 발명은 일련의 기능 블록들을 기초로 설명되고 있지만, 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.Although the present invention described above has been described based on a series of functional blocks, it is not limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are made within the scope of the technical spirit of the present invention. That this is possible will be apparent to those skilled in the art.
전술한 실시 예들의 조합은 전술한 실시 예에 한정되는 것이 아니며, 구현 및/또는 필요에 따라 전술한 실시예들 뿐 아니라 다양한 형태의 조합이 제공될 수 있다.Combinations of the above-described embodiments are not limited to the above-described embodiments, and various types of combinations may be provided as well as the above-described embodiments according to implementation and/or needs.
전술한 실시 예들에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로서 순서도를 기초로 설명되고 있으나, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 순서도에 나타난 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나, 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.In the foregoing embodiments, the methods are described on the basis of a flow chart as a series of steps or blocks, but the present invention is not limited to the order of steps, and some steps may occur in a different order or concurrently with other steps as described above. there is. In addition, those skilled in the art will understand that the steps shown in the flow chart are not exclusive, that other steps may be included, or that one or more steps of the flow chart may be deleted without affecting the scope of the present invention. You will understand.
전술한 실시 예는 다양한 양태의 예시들을 포함한다. 다양한 양태들을 나타내기 위한 모든 가능한 조합을 기술할 수는 없지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 다른 조합이 가능함을 인식할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 이하의 특허청구범위 내에 속하는 모든 다른 교체, 수정 및 변경을 포함한다고 할 것이다. The foregoing embodiment includes examples of various aspects. It is not possible to describe all possible combinations to represent the various aspects, but those skilled in the art will recognize that other combinations are possible. Accordingly, it is intended that the present invention cover all other substitutions, modifications and variations falling within the scope of the following claims.
Claims (10)
출력되는 가스의 압력을 미리 결정된 압력 범위 이내로 제어하는 가스 정압 설비에 대한 3차원 디지털 트윈 모델을 생성하는 단계;
상기 가스 정압 설비에 구비된 적어도 하나 이상의 센서로부터 측정값 정보를 수신하는 단계; 및
상기 측정값 정보 및 상기 3차원 디지털 트윈 모델을 기반으로 상기 가스 정압 설비에 대한 시각적 상태 정보를 제공하는 단계를 포함하는, 디지털 트윈을 이용한 가스 정압 설비 모니터링 방법.
A gas constant pressure facility monitoring method using a digital twin, the method being performed by a computing device, the method comprising:
generating a three-dimensional digital twin model for a gas constant pressure facility that controls the pressure of output gas within a predetermined pressure range;
receiving measurement value information from at least one sensor provided in the gas constant pressure facility; and
A method for monitoring gas constant pressure facilities using a digital twin, comprising providing visual status information on the gas constant pressure facilities based on the measured value information and the 3D digital twin model.
상기 가스 정압 설비에 대한 3차원 디지털 트윈 모델을 생성하는 단계는,
상기 가스 정압 설비를 구성하는 복수의 컴포넌트들에 대해 각각 3차원 디지털 트윈 모델 컴포넌트를 생성하도록 구성되고,
상기 복수의 컴포넌트들 각각에 대한 각각의 3차원 디지털 트윈 모델 컴포넌트는 복수의 디테일 정도 (Level of detatil, LOD) 중 어느 하나를 가지도록 결정되는, 디지털 트윈을 이용한 가스 정압 설비 모니터링 방법.
According to claim 1,
The step of generating a 3D digital twin model for the gas constant pressure facility,
It is configured to generate a three-dimensional digital twin model component for each of a plurality of components constituting the gas constant pressure facility,
Each 3-dimensional digital twin model component for each of the plurality of components is determined to have one of a plurality of levels of detail (LOD), a gas constant pressure facility monitoring method using a digital twin.
상기 복수의 LOD 는, 제 1 레벨, 제 2 레벨, 제 3 레벨, 제 4 레벨 및 제 5 레벨을 포함하고, 상위 레벨 LOD 의 3차원 디지털 트윈 모델 컴포넌트는 하위 레벨 LOD 의 3차원 디지털 트윈 모델 컴포넌트보다 더 높은 해상도 또는 더 높은 폴리곤 수를 가지도록 구성되며,
제 2 레벨 이하의 레벨은, 컴포넌트의 외형 모델링이 가능한 디테일 정도를 나타내고,
제 3 레벨은, 컴포넌트의 외형 모델링, 컴포넌트에 포함된 벨브의 가시화, 컴포넌트에 표현되는 수치 또는 게이지의 확인이 가능한 디테일 정도를 나타내고,
제 4 레벨 이상의 레벨은, 컴포넌트의 외형 모델링, 컴포넌트에 포함된 벨브의 가시화, 컴포넌트에 표현되는 수치 또는 게이지의 확인, 컴포넌트에 대한 분해 또는 결합을 위한 서브 컴포넌트들에 대한 모델링이 가능한 디테일 정도를 나타내는, 디지털 트윈을 이용한 가스 정압 설비 모니터링 방법.
According to claim 2,
The plurality of LODs include a first level, a second level, a third level, a fourth level, and a fifth level, and a 3D digital twin model component of an upper level LOD is a 3D digital twin model component of a lower level LOD. It is configured to have a higher resolution or higher polygon count than
Levels below the second level indicate the degree of detail that can model the external appearance of the component,
The third level represents the degree of detail that allows external modeling of the component, visualization of valves included in the component, and confirmation of numerical values or gauges expressed in the component,
Levels higher than the fourth level indicate the degree of detail that can be modeled on subcomponents for exterior modeling of components, visualization of valves included in components, verification of numerical values or gauges expressed in components, and disassembly or combination of components. , Gas constant pressure facility monitoring method using digital twin.
상기 3차원 디지털 트윈 모델 컴포넌트들 중,
파이프 지지대는 제 1 레벨의 LOD 를 가지고,
플랜지, 볼트 및 너트를 포함하는 파이프 외부 컴포넌트는 제 2 레벨의 LOD 를 가지고,
메인 벨브, 센싱 벨브, 압력계, 차압계 및 안전 벨브는 제 3 레벨의 LOD 를 가지고,
압력 기록 장치, 필터, 긴급 차단 밸브 (Slam Shut Off Valve, SSV) 및 조정기는 제 4 레벨의 LOD 를 가지도록 구성되는, 디지털 트윈을 이용한 가스 정압 설비 모니터링 방법.
According to claim 3,
Among the three-dimensional digital twin model components,
The pipe support has a first level LOD,
Pipe external components, including flanges, bolts and nuts, have a second level of LOD,
The main valve, sensing valve, pressure gauge, differential pressure gauge and safety valve have a third level LOD,
A method for monitoring a gas constant pressure facility using a digital twin, wherein a pressure recording device, a filter, a slam shut off valve (SSV), and a regulator are configured to have a fourth level LOD.
상기 3차원 디지털 트윈 모델 컴포넌트들 중,
안전 밸브는 메인 벨브, 소형 벨브 및 압력계보다 높은 해상도 또는 폴리곤 수를 가지도록 구성되고,
센서 게이지, 차압 게이지 및 자기압력 기록계는 상기 안전 벨브보다 높은 해상도 또는 폴리곤 수를 가지도록 구성되고,
조정기 및 긴급 차단 밸브는 상기 센서 게이지, 차압 게이지 및 자기압력 기록계보다 높은 해상도 또는 폴리곤 수를 가지도록 구성되는, 디지털 트윈을 이용한 가스 정압 설비 모니터링 방법.
According to claim 4,
Among the three-dimensional digital twin model components,
The safety valve is configured to have a higher resolution or polygon count than the main valve, the small valve and the pressure gauge,
The sensor gauge, the differential pressure gauge, and the magnetic pressure recorder are configured to have a higher resolution or polygon count than the safety valve,
The regulator and the emergency shut-off valve are configured to have a higher resolution or number of polygons than the sensor gauge, differential pressure gauge, and magnetic pressure recorder.
상기 3차원 디지털 트윈 모델은,
디퓨즈 (Diffuse) 맵, 스페큘러 (Specular Map) 맵, 투명 (Alpha) 맵, 노멀 (Normal) 맵, 변위 (Displacement) 맵을 포함하는 복수의 텍스처 (Texture) 매핑 (Mapping) 유형들 중,
적어도 디퓨즈 맵, 투명 맵 및 노멀 맵 텍스처를 포함하도록 구성되는, 디지털 트윈을 이용한 가스 정압 설비 모니터링 방법.
According to claim 1,
The 3D digital twin model,
Among a plurality of Texture Mapping types including Diffuse Map, Specular Map, Alpha Map, Normal Map, and Displacement Map,
A method for monitoring a gas constant pressure facility using a digital twin, configured to include at least a diffuse map, a transparency map, and a normal map texture.
상기 방법은,
상기 시각적 상태 정보를 제공하는 단계 이전에, 미리 학습된 인공 신경망 기반의 수명 관리 및 예지 보전 모델에 상기 측정값 정보를 입력하는 것에 의해 상기 가스 정압 설비를 구성하는 복수의 컴포넌트들 중 적어도 하나에 대한 수명 종료 근접 여부 또는 고장 수리 필요 여부를 결정하는 단계를 더 포함하는, 디지털 트윈을 이용한 가스 정압 설비 모니터링 방법.
According to claim 1,
The method,
Prior to the step of providing the visual state information, by inputting the measured value information into a pre-learned artificial neural network-based life management and predictive maintenance model, for at least one of a plurality of components constituting the gas constant pressure facility A method for monitoring a gas constant pressure facility using a digital twin, further comprising determining whether end of life is near or whether a malfunction is required.
상기 가스 정압 설비에 대한 시각적 상태 정보를 제공하는 단계는,
상기 측정값 정보에 따라 상기 3차원 디지털 트윈 모델을 구성하는 복수의 컴포넌트들 중 적어도 하나의 표시 형태를 상이하게 출력하도록 구성되는, 디지털 트윈을 이용한 가스 정압 설비 모니터링 방법.
According to claim 7,
The step of providing visual status information on the gas constant pressure facility,
A gas constant pressure facility monitoring method using a digital twin, configured to output a display form of at least one of a plurality of components constituting the three-dimensional digital twin model differently according to the measured value information.
상기 가스 정압 설비에 대한 시각적 상태 정보를 제공하는 단계는,
상기 예지보전 단계에 따라 수명 종료가 근접하다고 결정된 상기 가스 정압 설비의 컴포넌트 또는 고장 수리가 필요하다고 결정된 상기 가스 정압 설비의 컴포넌트에 대응하는 상기 3차원 디지털 트윈 모델의 컴포넌트를 수명 종료 근접 또는 고장 수리 필요로 결정되지 않은 컴포넌트와 상이한 표시 형태로 출력하도록 구성되는, 디지털 트윈을 이용한 가스 정압 설비 모니터링 방법.
According to claim 8,
The step of providing visual status information on the gas constant pressure facility,
According to the predictive maintenance step, the component of the 3D digital twin model corresponding to the component of the gas constant pressure facility determined to be near end of life or the component of the gas constant pressure facility determined to require repair is near end of life or requires repair. A method for monitoring a gas constant pressure facility using a digital twin, configured to output in a display form different from a component that is not determined as
상기 가스 정압 설비에 대한 시각적 상태 정보를 제공하는 단계는,
상기 가스 정압 설비의 현장 근무자가 상기 가스 정압 설비 내에서 사용하도록 제공된 현장 관리자 디바이스로 상기 가스 정압 설비에 대한 시각적 상태 정보를 전송하여 상기 현장 관리자 디바이스에 상기 시각적 상태 정보를 표시하도록 구성되고,
상기 시각적 상태 정보를 전송하는 것은 클라우드 기반의 웹 서비스를 통해 수행되는, 디지털 트윈을 이용한 가스 정압 설비 모니터링 방법.
According to claim 9,
The step of providing visual status information on the gas constant pressure facility,
A field worker of the gas constant pressure facility is configured to transmit visual status information about the gas constant pressure facility to a field manager device provided for use within the gas constant pressure facility, and display the visual status information on the field manager device;
Transmission of the visual status information is performed through a cloud-based web service, a gas constant pressure facility monitoring method using a digital twin.
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KR102693412B1 (en) * | 2023-08-10 | 2024-08-09 | (주) 그린텍아이엔씨 | Digital twin-based water supply and sewage operation management system through three dimensional model assetization |
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2021
- 2021-12-09 KR KR1020210175797A patent/KR20230087130A/en not_active Application Discontinuation
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