KR20230139985A - Digital twin based virtualization system for electrical equipment maintenance - Google Patents

Digital twin based virtualization system for electrical equipment maintenance Download PDF

Info

Publication number
KR20230139985A
KR20230139985A KR1020220038509A KR20220038509A KR20230139985A KR 20230139985 A KR20230139985 A KR 20230139985A KR 1020220038509 A KR1020220038509 A KR 1020220038509A KR 20220038509 A KR20220038509 A KR 20220038509A KR 20230139985 A KR20230139985 A KR 20230139985A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
maintenance
facility
digital twin
measurement data
augmented
Prior art date
Application number
KR1020220038509A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김건우
Original Assignee
데스틴파워 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 데스틴파워 주식회사 filed Critical 데스틴파워 주식회사
Priority to KR1020220038509A priority Critical patent/KR20230139985A/en
Publication of KR20230139985A publication Critical patent/KR20230139985A/en

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/06—Energy or water supply
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00—Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02—Electric testing or monitoring
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F16/00—Information retrieval; Database structures therefor; File system structures therefor
    • G06F16/20—Information retrieval; Database structures therefor; File system structures therefor of structured data, e.g. relational data
    • G06F16/28—Databases characterised by their database models, e.g. relational or object models
    • G06F16/284—Relational databases
    • G06F16/285—Clustering or classification
    • G06F16/287—Visualization; Browsing
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
    • G06N20/00—Machine learning
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/10—Services
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T19/00—Manipulating 3D models or images for computer graphics
    • G06T19/003—Navigation within 3D models or images
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T19/00—Manipulating 3D models or images for computer graphics
    • G06T19/006—Mixed reality
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2111/00—Details relating to CAD techniques
    • G06F2111/18—Details relating to CAD techniques using virtual or augmented reality
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2203/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J2203/20—Simulating, e g planning, reliability check, modelling or computer assisted design [CAD]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Tourism & Hospitality (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Economics (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Computer Graphics (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 디지털 트윈 기반의 설비 유지보수 가상화 시스템에 의하면, 신재생에너지 산업분야의 특성을 고려한 신속하고 편리한 문제 해결을 통해 발전손실을 최소화하고 보다 안정적이고 효율적인 유지보수 시스템을 제공할 수 있고, 디지털 트윈 기술의 활용을 통해 전력변환기 등의 설비 가상화와 더불어 축적된 빅데이터의 인공지능(AI) 분석을 기반으로 하여 문제점의 신속하고 효율적인 해결은 물론 사전 예측을 통한 예지보전 작업을 가능케 해 줄 수 있는 유지보수 시스템을 제공할 수 있는 효과가 있으며, 신재생에너지 발전소 핵심장비인 전력변환기 유지보수를 위한 고장사례 데이터베이스 구축이 가능하며, 증강현실 기반의 전력변환기의 디지털 트윈 시제품 구현 및 전력변환기 실물과 디지털공간 데이터의 실시간 시각화 구현이 가능하고, 이를 통해서 신재생에너지 발전소 유지보수 시스템의 효율화가 가능한 효과가 있다.According to the digital twin-based facility maintenance virtualization system according to an embodiment of the present invention, it is possible to minimize power generation loss and provide a more stable and efficient maintenance system through quick and convenient problem solving considering the characteristics of the renewable energy industry field. Through the use of digital twin technology, it is possible to quickly and efficiently solve problems based on artificial intelligence (AI) analysis of accumulated big data as well as virtualize facilities such as power converters, as well as predictive maintenance work through advance prediction. It is effective in providing a maintenance system that can provide a maintenance system, and it is possible to build a database of failure cases for maintenance of power converters, a core equipment of new and renewable energy power plants, and implement a digital twin prototype of an augmented reality-based power converter and power converter. It is possible to implement real-time visualization of the actual converter and digital space data, which has the effect of improving the efficiency of the renewable energy power plant maintenance system.

Description

디지털 트윈 기반의 설비 유지보수 가상화 시스템{DIGITAL TWIN BASED VIRTUALIZATION SYSTEM FOR ELECTRICAL EQUIPMENT MAINTENANCE}Digital twin-based equipment maintenance virtualization system {DIGITAL TWIN BASED VIRTUALIZATION SYSTEM FOR ELECTRICAL EQUIPMENT MAINTENANCE}

본 발명은 디지털 기술 기반의 신재생에너지 발전소 유지보수(O&M) 효율화를 위한 기술 및 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 신재생에너지 발전소 내에 구축되는 전력변환기(PCS : Power conversion system) 등과 같은 각종 전기 설비들에 관한 유지보수를 보다 효율적으로 할 수 있도록 구현된 디지털 트윈 기반의 설비 유지보수 가상화 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to technologies and systems for improving the efficiency of maintenance (O&M) of new and renewable energy power plants based on digital technology. More specifically, it relates to various electrical devices such as power converters (PCS: Power conversion system) built in new and renewable energy power plants. This is about a digital twin-based facility maintenance virtualization system implemented to enable more efficient maintenance of facilities.

범세계적으로 노후화된 태양광 등 신재생에너지 발전소의 발전효율 향상을 위한 효율적인 유지관리 시스템의 중요성이 급속히 증대되고 있다. 즉, 노후화된 태양광 발전소 등의 설계수명 이상으로 안정적인 성능을 유지하기 위하여, 발전소의 성능 저하 요인 고장을 조기에 발견하고 대처하는 최적의 유지관리 시스템 구축이 지속적인 신재생에너지 발전의 핵심 요소로 등장하고 있는 것이다.The importance of an efficient maintenance system to improve the power generation efficiency of new and renewable energy power plants such as aging solar power plants is rapidly increasing worldwide. In other words, in order to maintain stable performance beyond the design life of aging solar power plants, etc., establishing an optimal maintenance system that detects and responds early to failures that cause performance deterioration of power plants has emerged as a key element in the continuous development of new and renewable energy. It is being done.

상술한 바와 같이, 전력전자분야의 기술이 총집합되는 신재생에너지 발전 산업분야에서 현행 신재생에너지 발전소 운영 및 유지보수 과정에 다양한 문제가 지속적으로 발생하고 있는 바, 신재생에너지산업분야의 특성을 고려한 신속하고 편리한 문제해결을 통해 발전손실을 최소화하고 보다 안정적이고 효율적인 유지보수를 가능케 할 시스템 기술개발의 필요성이 점점 더 커지고 있다.As mentioned above, various problems are continuously occurring in the current renewable energy power plant operation and maintenance process in the renewable energy power generation industry, where technologies in the power electronics field are integrated. Considering the characteristics of the new and renewable energy industry field, There is an increasing need to develop system technology that will minimize power generation losses and enable more stable and efficient maintenance through quick and convenient problem solving.

또한, 4차산업혁명의 큰 흐름 및 비대면 상황의 증대 추세에 따라, 신재생에너지발전 산업분야도 과거 인력 집약적인 산업에서 미래형 기술 집약적인 에너지 산업으로의 트렌드 변화에 대한 요구가 증대되고 있다.In addition, in accordance with the major trends of the 4th Industrial Revolution and the increasing trend of non-face-to-face situations, the demand for a change in trend from the past manpower-intensive industry to the future technology-intensive energy industry is increasing in the renewable energy power generation industry.

따라서, 디지털 트윈 기술의 활용을 통해 전력변환기 등의 설비 가상화와 더불어 축적된 빅데이터의 인공지능(AI) 분석을 기반으로 하여 문제점의 신속하고 효율적인 해결은 물론 사전 예측을 통한 예지보전 작업을 가능케 해 줄 수 있는 기술개발이 필요하다.Therefore, through the use of digital twin technology, it enables quick and efficient resolution of problems as well as predictive maintenance work through advance prediction based on artificial intelligence (AI) analysis of accumulated big data as well as virtualization of facilities such as power converters. There is a need for technological development that can provide

태양광 발전소는 용량에 따라 무인과 유인으로 운영되고 있는데, 유인 관리를 하고 있더라도 대부분 최소한의 인원으로 운영하고 있어 효율적 운영관리시스템이 필수적이며, 모니터링 시스템이 제한적인 기능을 가지고 있어 설비의 고장을 부분적으로 인지할 수 있으나 PV 모듈의 성능 저하 오염 파손 등 발전량 손실에 영향을 미치는 요인들을 전문 기술자가 아니고는 파악하는데 어려움을 겪고 있다.Solar power plants are operated either unmanned or manned depending on capacity. Even with manned management, most are operated with a minimum number of personnel, so an efficient operation management system is essential, and the monitoring system has limited functions, which can cause partial facility failures. However, it is difficult for non-professional engineers to understand the factors that affect power generation loss, such as PV module performance degradation, contamination, and damage.

이와 같은 관점에서, On Site의 신뢰성 있는 디지털 트윈 데이터가 제공된다면 태양광 발전소에서 실제 개별 설비별 고장 예측, 고장 인지, 성능 저하 등을 발견하기 용이하여 최적의 상태를 장기간 유지할 수 있으며 그만큼 발전 수익성도 향상될 수 있을 것이다.From this perspective, if reliable on-site digital twin data is provided, it is easy to predict failure, recognize failure, and detect performance degradation for each individual facility in solar power plants, thereby maintaining optimal conditions for a long period of time, thereby increasing power generation profitability. It could be improved.

본 발명은 신재생에너지 산업분야의 특성을 고려한 신속하고 편리한 문제 해결을 통해 발전손실을 최소화하고 보다 안정적이고 효율적인 유지보수 시스템을 제공하고자 한다.The present invention seeks to minimize power generation losses and provide a more stable and efficient maintenance system through quick and convenient problem solving considering the characteristics of the renewable energy industry.

본 발명은 디지털 트윈 기술의 활용을 통해 전력변환기 등의 설비 가상화와 더불어 축적된 빅데이터의 인공지능(AI) 분석을 기반으로 하여 문제점의 신속하고 효율적인 해결은 물론 사전 예측을 통한 예지보전 작업을 가능케 해 줄 수 있는 유지보수 시스템을 제공하고자 한다.The present invention utilizes digital twin technology to virtualize facilities such as power converters, and is based on artificial intelligence (AI) analysis of accumulated big data, enabling rapid and efficient resolution of problems as well as predictive maintenance work through advance prediction. We want to provide a maintenance system that can do this.

본 발명의 일 측면에 따르면, 신재생에너지 발전을 위한 발전소 시스템 내의 설비 설치공간 및 상기 설비 설치공간 내에 설치된 유지보수가 필요한 실물 설비들의 배치와, 상기 발전소 시스템 내의 상기 실물 설비들 간의 전기신호적 연결관계 및 통신 연결관계를, 3차원의 가상 공간 상에서 모사한 디지털 트윈 영상을 구축하는 디지털 트윈 구성부; 상기 설비 설치공간 내의 환경 감시, 상기 실물 설비의 동작 감시, 상기 발전소 시스템 내의 전력 감시의 결과로서 시각화 처리된 계측 데이터와, 상기 실물 설비의 유지보수를 위한 유지보수 정보를 상기 디지털 트윈 영상 내에 증강 구현하는 AR 구현부; 및 디지털 트윈 기반의 가상화된 설비 유지보수를 위한 정보 처리를 수행하는 정보 처리부;를 포함하는 디지털 트윈 기반의 설비 유지보수 가상화 시스템이 제공된다.According to one aspect of the present invention, the arrangement of the equipment installation space in the power plant system for renewable energy generation and physical equipment requiring maintenance installed in the equipment installation space, and the electrical signal connection between the physical equipment in the power plant system. A digital twin component that constructs a digital twin image that simulates relationships and communication connections in a three-dimensional virtual space; Visualized measurement data as a result of environmental monitoring within the facility installation space, operation monitoring of the actual facility, and power monitoring within the power plant system, and maintenance information for maintenance of the actual facility are augmented and implemented in the digital twin image. AR implementation department; and an information processing unit that performs information processing for digital twin-based virtualized facility maintenance. A digital twin-based facility maintenance virtualization system including a.

본 발명의 실시예에 따른 디지털 트윈 기반의 설비 유지보수 가상화 시스템에 의하면, 신재생에너지 산업분야의 특성을 고려한 신속하고 편리한 문제 해결을 통해 발전손실을 최소화하고 보다 안정적이고 효율적인 유지보수 시스템을 제공할 수 있고, 디지털 트윈 기술의 활용을 통해 전력변환기 등의 설비 가상화와 더불어 축적된 빅데이터의 인공지능(AI) 분석을 기반으로 하여 문제점의 신속하고 효율적인 해결은 물론 사전 예측을 통한 예지보전 작업을 가능케 해 줄 수 있는 유지보수 시스템을 제공할 수 있는 효과가 있다.According to the digital twin-based facility maintenance virtualization system according to an embodiment of the present invention, it is possible to minimize power generation loss and provide a more stable and efficient maintenance system through quick and convenient problem solving considering the characteristics of the renewable energy industry field. Through the use of digital twin technology, it is possible to quickly and efficiently solve problems based on artificial intelligence (AI) analysis of accumulated big data as well as virtualize facilities such as power converters, as well as predictive maintenance work through advance prediction. It has the effect of providing a maintenance system that can do this.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 디지털 트윈 기반의 설비 유지보수 가상화 시스템에 의하면, 신재생에너지 발전소 핵심장비인 전력변환기 유지보수를 위한 고장사례 데이터베이스 구축이 가능하며, 증강현실 기반의 전력변환기의 디지털 트윈 시제품 구현 및 전력변환기 실물과 디지털공간 데이터의 실시간 시각화 구현이 가능하고, 이를 통해서 신재생에너지 발전소 유지보수 시스템의 효율화가 가능한 효과가 있다.In addition, according to the digital twin-based facility maintenance virtualization system according to an embodiment of the present invention, it is possible to build a failure case database for maintenance of power converters, which are core equipment of new and renewable energy power plants, and digitalization of power converters based on augmented reality. It is possible to implement twin prototypes and real-time visualization of actual power converter and digital space data, which has the effect of improving the efficiency of the renewable energy power plant maintenance system.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디지털 트윈 기반의 설비 유지보수 가상화 시스템에 관한 블록도.
도 2는 디지털 트윈 검증용 테스트 베드 구현 다이어그램의 일 예.
도 3은 도 2의 다이어그램에 대응되는 디지털 트윈 검증용 테스트 베드 레이아웃의 일 예.
도 4는 도 3의 테스트 베드 레이아웃에 대응되도록 구성한 디지털 트윈 3차원 뷰 구성도의 일 예.
도 5 ~ 도 9는 도 4의 디지털 트윈 3차원 뷰 구성도 내에 배치된 각종 전기설비를 도시한 참조 도면들.
도 10은 도 4의 디지털 트윈 3차원 뷰 구성도에서 각종 전기설비 간 통신 구성도를 도시한 도면.
도 11은 도 4의 디지털 트윈 3차원 뷰 구성도에서 설비 유지보수를 위한 각종 계측 요소들을 예시적으로 도시한 도면.
도 12는 도 4의 디지털 트윈 3차원 뷰 구성도 내에서 계측 데이터의 증강현실(AR) 구현의 일 예.
도 13 및 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 디지털 트윈 기반의 설비 유지보수 가상화 시스템을 통한 지능형 유지보수 및 정비 프로세스 관련 플로우 차트 및 이에 관한 증강 화면 예시.1 is a block diagram of a digital twin-based facility maintenance virtualization system according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is an example of a test bed implementation diagram for digital twin verification.
Figure 3 is an example of a test bed layout for digital twin verification corresponding to the diagram in Figure 2.
Figure 4 is an example of a digital twin 3D view configuration diagram configured to correspond to the test bed layout of Figure 3.
FIGS. 5 to 9 are reference drawings showing various electrical equipment arranged in the digital twin 3D view configuration diagram of FIG. 4.
FIG. 10 is a diagram showing a communication configuration between various electrical equipment in the digital twin 3D view configuration diagram of FIG. 4.
FIG. 11 is a diagram illustrating various measurement elements for facility maintenance in the digital twin 3D view configuration diagram of FIG. 4.
FIG. 12 is an example of augmented reality (AR) implementation of measurement data within the digital twin 3D view diagram of FIG. 4.
13 and 14 are flow charts related to an intelligent maintenance and repair process through a digital twin-based facility maintenance virtualization system according to an embodiment of the present invention, and examples of augmented screens related thereto.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can be modified in various ways and can have various embodiments, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of related known technologies may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. In addition, numbers (eg, first, second, etc.) used in the description of this specification are merely identifiers to distinguish one component from another component.

또한, 명세서 전체에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하나 이상의 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 조합으로 구현될 수 있음을 의미한다.In addition, throughout the specification, when a component is referred to as "connected" or "connected" to another component, the component may be directly connected or directly connected to the other component, but in particular Unless there is a contrary description, it should be understood that it may be connected or connected through another component in the middle. In addition, throughout the specification, when a part "includes" a certain element, this means that it may further include other elements rather than excluding other elements, unless specifically stated to the contrary. In addition, terms such as “unit” and “module” used in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which means that it can be implemented with one or more hardware or software or a combination of hardware and software. .

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디지털 트윈 기반의 설비 유지보수 가상화 시스템에 관한 블록도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 디지털 트윈 기반의 설비 유지보수 가상화 시스템(100)은, 디지털 트윈 구성부; 설비 연동부; 사용자 단말 연동부; 계측 데이터 처리부; 데이터베이스; AR 구현부; 정보 처리부;를 포함할 수 있다.Figure 1 is a block diagram of a digital twin-based facility maintenance virtualization system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a digital twin-based facility maintenance virtualization system 100 according to an embodiment of the present invention includes a digital twin component; Equipment interlocking unit; User terminal linkage unit; Measurement data processing unit; database; AR Implementation Department; It may include an information processing unit.

여기서, 상기 디지털 트윈 구성부는, 신재생에너지 발전을 위한 발전소 시스템 내의 설비 설치공간 및 상기 설비 설치공간 내에 설치된 유지보수가 필요한 실물 설비들의 배치와, 상기 발전소 시스템 내의 상기 실물 설비들 간의 전기신호적 연결관계 및 통신 연결관계를, 3차원의 가상 공간 상에서 모사한 디지털 트윈 영상을 구축한다.Here, the digital twin component includes the facility installation space within the power plant system for renewable energy generation, the arrangement of physical facilities requiring maintenance installed within the facility installation space, and the electrical signal connection between the physical facilities within the power plant system. A digital twin image is constructed that replicates relationships and communication connections in a three-dimensional virtual space.

또한, 상기 설비 연동부는 상기 실물 설비와의 통신 연동을 수행하며, 상기 사용자 단말 연동부는 유지보수인력 또는 시스템 관리인력이 사용하는 사용자 단말과의 통신 연동을 수행하고, 상기 데이터베이스는 상기 설비 설치공간 내의 환경 감시, 상기 실물 설비의 동작 감시, 상기 발전소 시스템 내의 전력 감시를 위해 설치된 개별 계측 장비로부터 수신된 계측 데이터에 관한 빅데이터 구축에 이용되며, 상기 계측 데이터 처리부는 상기 계측 데이터에 관한 가공 및 가공결과에 대한 시각화 처리를 수행한다.In addition, the equipment linkage unit performs communication linkage with the actual equipment, the user terminal linkage unit performs communication linkage with user terminals used by maintenance personnel or system management personnel, and the database is stored in the equipment installation space. It is used to build big data about measurement data received from individual measurement equipment installed for environmental monitoring, operation monitoring of the actual equipment, and power monitoring within the power plant system, and the measurement data processing unit processes and produces processing results regarding the measurement data. Perform visualization processing on .

또한 상기 AR 구현부는, 상기 설비 설치공간 내의 환경 감시, 상기 실물 설비의 동작 감시, 상기 발전소 시스템 내의 전력 감시의 결과로서 시각화 처리된 계측 데이터와, 상기 실물 설비의 유지보수를 위한 유지보수 정보를 상기 디지털 트윈 영상 내에 증강 구현하는 역할을 수행한다.In addition, the AR implementation unit monitors the environment within the facility installation space, monitors the operation of the actual facility, monitors power within the power plant system, and provides visualization of measurement data and maintenance information for maintenance of the actual facility. It plays the role of implementing augmentation within the digital twin image.

또한 상기 정보 처리부는, 상기 디지털 트윈 구성부, 상기 설비 연동부, 상기 사용자 단말 연동부, 상기 데이터베이스, 상기 계측 데이터 처리부, 상기 AR 구현부와 연동하여, 디지털 트윈 기반의 가상화된 설비 유지보수를 위한 정보 처리를 수행한다.In addition, the information processing unit is linked with the digital twin configuration unit, the facility interlocking unit, the user terminal interlocking unit, the database, the measurement data processing unit, and the AR implementation unit, for maintenance and repair of virtualized equipment based on the digital twin. Perform information processing.

이와 관련하여, 도 2에는 일 예시에 따라 디지털 트윈 구축이 필요한 테스트 베드 구현 다이어그램이 도시되어 있고, 도 3에는 도 2의 다이어그램에 대응되는 디지털 트윈 검증용 테스트 베드 레이아웃의 일 예가 도시되고 있으며, 도 4에는 도 3의 테스트 베드 레이아웃에 대응되도록 구성한 디지털 트윈 3차원 뷰 구성도의 일 예가 도시되고 있다.In this regard, Figure 2 shows a test bed implementation diagram requiring digital twin construction according to an example, and Figure 3 shows an example of a test bed layout for digital twin verification corresponding to the diagram in Figure 2. 4 shows an example of a digital twin 3D view configuration diagram configured to correspond to the test bed layout of FIG. 3.

또한, 도 5 ~ 도 9는 도 4의 디지털 트윈 3차원 뷰 구성도 내에 배치된 각종 전기설비(계측기 함체, 테스트 패널, DC/DC 시뮬레이터, DC 시뮬레이터, AC 시뮬레이터)를 도시한 참조 도면들이고, 도 10은 도 4의 디지털 트윈 3차원 뷰 구성도에서 각종 전기설비 간 통신 구성도를 도시한 도면이며, 도 11은 도 4의 디지털 트윈 3차원 뷰 구성도에서 설비 유지보수를 위한 각종 계측 요소들을 예시적으로 도시한 도면이다.In addition, FIGS. 5 to 9 are reference drawings showing various electrical equipment (instrument enclosure, test panel, DC/DC simulator, DC simulator, AC simulator) arranged within the digital twin 3D view configuration diagram of FIG. 4. 10 is a diagram showing the communication configuration between various electrical equipment in the digital twin 3D view configuration diagram of FIG. 4, and FIG. 11 illustrates various measurement elements for facility maintenance in the digital twin 3D view configuration diagram of FIG. 4. This is a graphical drawing.

상술한 바와 같이, 유지보수 또는 설비관리가 필요한 발전소 시스템에 관한 디지털 트윈이 구축되는 경우, 이러한 디지털 트윈 영상에 기초하여 유지보수인력 또는 시스템 관리인력은 자신이 사용하는 단말기를 이용하여, 시스템 운영 과정에서 발생되는 문제점을 쉽게 파악하고 그에 상응하는 조치를 취할 수 있게 된다. 또한, 본 발명은 증강현실을 통한 가상화를 통하여, 스마트폰이나 태블릿 등 통신망에만 연결이 되어 있는 상태라면 언제 어디서든 현장에 접속이 가능한 시스템을 구축할 수 있게 된다. 이를 구현하기 위해서는 산업 현장의 가상화 작업이 필요하고 현장내 사물에서 발생되는 여러 가지 문제들에 대한 정보를 받아서 저장할 수 있는 중앙 메인 서버 시스템 구축이 필요하며 이를 총괄하는 메인 운영 프로그램 또한 필요하다.As described above, when a digital twin for a power plant system requiring maintenance or facility management is constructed, based on this digital twin image, maintenance personnel or system management personnel use their own terminals to process the system operation process. You can easily identify problems that arise and take corresponding measures. In addition, through virtualization through augmented reality, the present invention makes it possible to build a system that can be accessed in the field at any time and anywhere as long as it is connected to a communication network such as a smartphone or tablet. In order to implement this, virtualization of the industrial site is required, construction of a central main server system that can receive and store information on various problems occurring in objects in the site is required, and a main operating program that oversees this is also required.

이를 위해, 본 발명의 상기 정보 처리부는, 유지보수인력 또는 시스템 관리인력이 사용하는 사용자 단말기에 설치된 증강현실 구현용 소프트웨어 프로그램의 구동에 따라, 유지보수 또는 설비관리가 필요한 상기 실물 설비 자체 또는 상기 실물 설비에 부착된 전자 표식이 촬영됨으로써 해당 실물 설비에 관한 인식이 이루어진 경우, 상기 AR 구현부의 동작을 제어하여, 상기 실물 설비의 유지보수를 위한 유지보수 정보 또는 상기 실물 설비와 관련된 시각화된 계측 데이터가 상기 소프트웨어 프로그램 내에 표출된 상기 디지털 트윈 영상 내에서 증강 구현되도록 처리한다.For this purpose, the information processing unit of the present invention, according to the operation of the software program for implementing augmented reality installed on the user terminal used by maintenance personnel or system management personnel, the physical facility itself or the physical equipment requiring maintenance or facility management. When recognition of the actual facility is achieved by photographing the electronic sign attached to the facility, the operation of the AR implementation unit is controlled to provide maintenance information for maintenance of the physical facility or visualized measurement data related to the physical facility. It is processed to be augmented and implemented within the digital twin image displayed within the software program.

이에 관한 예시로서, 도 12는 도 4의 디지털 트윈 3차원 뷰 구성도 내에서 계측 데이터의 증강현실(AR) 구현의 일 예이며, 도 13 및 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 디지털 트윈 기반의 설비 유지보수 가상화 시스템을 통한 지능형 유지보수 및 정비 프로세스 관련 플로우 차트 및 이에 관한 증강 화면 예시이다.As an example of this, FIG. 12 is an example of augmented reality (AR) implementation of measurement data within the digital twin 3D view diagram of FIG. 4, and FIGS. 13 and 14 are digital twin-based according to an embodiment of the present invention. This is an example of a flow chart and augmented screen related to the intelligent maintenance and maintenance process through the facility maintenance virtualization system.

상술한 바에 따를 때, 상기 정보 처리부는, 사용자 단말기에 설치된 증강현실 구현용 소프트웨어 프로그램 내에 표출된 상기 디지털 트윈 영상 내에 증강된 상기 실물 설비의 유지보수 정보에 기반하여, 유지보수인력 또는 시스템 관리인력이 상기 실물 설비의 유지보수를 하는데 필요한 지능형 정비 명령 및 관련 정비 데이터를 상기 소프트웨어 프로그램 내에 표출된 상기 디지털 트윈 영상 내에서 증강 구현되도록 데이터 전달함으로써 지능형 정비가 수행될 수 있도록 처리할 수 있다.According to the above, the information processing unit, based on the maintenance information of the physical equipment augmented in the digital twin image displayed in the software program for implementing augmented reality installed in the user terminal, maintains maintenance personnel or system management personnel. Intelligent maintenance commands and related maintenance data required for maintenance of the actual facility can be processed to perform intelligent maintenance by transmitting the data to be augmented and implemented within the digital twin image displayed within the software program.

또한, 상기 정보 처리부는, 상기 데이터베이스 내에 저장된 누적된 계측 데이터에 따른 빅데이터를 이용하여, 현재 계측된 계측 데이터들에 기초할 때 예측되는 설비 고장 및 시스템 고장 사례를 추출하고, 추출된 고장 사전 예측 결과를 상기 소프트웨어 프로그램 내에 표출된 상기 디지털 트윈 영상 내에서 증강 구현되도록 데이터 전달함으로써 사고 예지보전 작업이 수행될 수 있도록 처리할 수 있다.In addition, the information processing unit extracts predicted equipment failure and system failure cases based on currently measured measurement data using big data based on accumulated measurement data stored in the database, and predicts the extracted failure in advance. The results can be processed so that accident predictive maintenance work can be performed by transferring data to be augmented and implemented within the digital twin image displayed in the software program.

이를 위한 내부적인 작업으로는 에러 코드를 기반으로 하여 증강 현실로 띄어 줄 문제가 되는 부분과 매칭시키는 작업이 필요하며, 정보를 중앙 메인 서버에서 정리하는 작업이 필요하다. 또한, 에러 정보를 받아올 수 없는 외적인 다른 부분의 경우에 대해서는 누적된 빅데이터를 기반으로 하여 사용자에게 여러 가지 가능성이 있는 제안을 제시함으로써 인공 지능화된 시스템 환경을 구축할 수 있다. 이에 의하면, 한 군데 한정이 아닌 전국 더 크게는 전세계 어디에 몇 개의 설비가 있던지 간에 모든 데이터가 한곳으로 집중되어 누적되어 빅데이터로 구축이 되고 이를 기반으로 앞으로 발생이 예상되는 문제점들을 사전에 파악할 수 있고 발생된 후라고 해도 조치 부분에 있어서 리드 타임의 감소를 기대할 수가 있다.Internal work for this requires matching problematic parts to be displayed in augmented reality based on error codes, and organizing information on the central main server. In addition, for other external parts where error information cannot be received, an artificial intelligence system environment can be built by presenting various possible suggestions to the user based on accumulated big data. According to this, all data is concentrated in one place and accumulated, regardless of how many facilities are located across the country or the world, rather than limited to one location, and based on this, problems expected to occur in the future can be identified in advance. Even after it has occurred, a reduction in lead time can be expected in terms of action.

이상에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.Although the present invention has been described above with reference to embodiments, those skilled in the art can modify the present invention in various ways without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. It will be easy to understand that and can be changed.

Claims (4)

디지털 트윈 기반의 설비 유지보수 가상화 시스템으로서,
신재생에너지 발전을 위한 발전소 시스템 내의 설비 설치공간 및 상기 설비 설치공간 내에 설치된 유지보수가 필요한 실물 설비들의 배치와, 상기 발전소 시스템 내의 상기 실물 설비들 간의 전기신호적 연결관계 및 통신 연결관계를, 3차원의 가상 공간 상에서 모사한 디지털 트윈 영상을 구축하는 디지털 트윈 구성부;
상기 실물 설비와의 통신 연동을 수행하는 설비 연동부; 유지보수인력 또는 시스템 관리인력이 사용하는 사용자 단말과의 통신 연동을 수행하는 사용자 단말 연동부; 상기 설비 설치공간 내의 환경 감시, 상기 실물 설비의 동작 감시, 상기 발전소 시스템 내의 전력 감시를 위해 설치된 개별 계측 장비로부터 수신된 계측 데이터에 관한 빅데이터 구축에 이용되는 데이터베이스; 상기 계측 데이터에 관한 가공 및 가공결과에 대한 시각화 처리를 수행하는 계측 데이터 처리부;
상기 설비 설치공간 내의 환경 감시, 상기 실물 설비의 동작 감시, 상기 발전소 시스템 내의 전력 감시의 결과로서 시각화 처리된 계측 데이터와, 상기 실물 설비의 유지보수를 위한 유지보수 정보를 상기 디지털 트윈 영상 내에 증강 구현하는 AR 구현부; 및
상기 디지털 트윈 구성부, 상기 설비 연동부, 상기 사용자 단말 연동부, 상기 데이터베이스, 상기 계측 데이터 처리부, 상기 AR 구현부와 연동하여, 디지털 트윈 기반의 가상화된 설비 유지보수를 위한 정보 처리를 수행하는 정보 처리부;
를 포함하는 디지털 트윈 기반의 설비 유지보수 가상화 시스템.
As a digital twin-based facility maintenance virtualization system,
The arrangement of the facility installation space within the power plant system for renewable energy generation and physical facilities requiring maintenance installed within the facility installation space, and the electrical signal and communication connection relationships between the physical facilities within the power plant system, 3 A digital twin component that constructs a digital twin image simulated in a 3-dimensional virtual space;
a facility interlocking unit that performs communication linkage with the actual facility; A user terminal linkage unit that performs communication linkage with a user terminal used by maintenance personnel or system management personnel; A database used to construct big data regarding measurement data received from individual measurement equipment installed to monitor the environment within the facility installation space, monitor operation of the actual facility, and monitor power within the power plant system; a measurement data processing unit that processes the measurement data and visualizes the processing results;
Visualized measurement data as a result of environmental monitoring within the facility installation space, operation monitoring of the actual facility, and power monitoring within the power plant system, and maintenance information for maintenance of the actual facility are augmented and implemented in the digital twin image. AR implementation department; and
Information that performs information processing for digital twin-based virtualized facility maintenance in conjunction with the digital twin configuration unit, the facility interlocking unit, the user terminal interlocking unit, the database, the measurement data processing unit, and the AR implementation unit. processing department;
A digital twin-based facility maintenance virtualization system including.
 제1항에 있어서,
상기 정보 처리부는,
유지보수인력 또는 시스템 관리인력이 사용하는 사용자 단말기에 설치된 증강현실 구현용 소프트웨어 프로그램의 구동에 따라, 유지보수 또는 설비관리가 필요한 상기 실물 설비 자체 또는 상기 실물 설비에 부착된 전자 표식이 촬영됨으로써 해당 실물 설비에 관한 인식이 이루어진 경우, 상기 AR 구현부의 동작을 제어하여, 상기 실물 설비의 유지보수를 위한 유지보수 정보 또는 상기 실물 설비와 관련된 시각화된 계측 데이터가 상기 소프트웨어 프로그램 내에 표출된 상기 디지털 트윈 영상 내에서 증강 구현되도록 처리하는 것을 특징으로 하는, 디지털 트윈 기반의 설비 유지보수 가상화 시스템.
According to paragraph 1,
The information processing department,
As the software program for implementing augmented reality installed on the user terminal used by maintenance personnel or system management personnel runs, the physical equipment itself or the electronic tag attached to the physical equipment requiring maintenance or facility management is photographed, thereby When recognition of the facility is achieved, the operation of the AR implementation unit is controlled to provide maintenance information for maintenance of the physical facility or visualized measurement data related to the physical facility within the digital twin image displayed in the software program. A digital twin-based facility maintenance virtualization system, characterized in that it is processed to be augmented and implemented.
 제2항에 있어서,
상기 정보 처리부는,
사용자 단말기에 설치된 증강현실 구현용 소프트웨어 프로그램 내에 표출된 상기 디지털 트윈 영상 내에 증강된 상기 실물 설비의 유지보수 정보에 기반하여, 유지보수인력 또는 시스템 관리인력이 상기 실물 설비의 유지보수를 하는데 필요한 지능형 정비 명령 및 관련 정비 데이터를 상기 소프트웨어 프로그램 내에 표출된 상기 디지털 트윈 영상 내에서 증강 구현되도록 데이터 전달함으로써 지능형 정비가 수행될 수 있도록 처리하는 것을 특징으로 하는, 디지털 트윈 기반의 설비 유지보수 가상화 시스템.
According to paragraph 2,
The information processing department,
Based on the maintenance information of the physical equipment augmented in the digital twin image displayed in the software program for implementing augmented reality installed on the user terminal, intelligent maintenance required for maintenance personnel or system management personnel to maintain the physical equipment. A digital twin-based facility maintenance virtualization system, characterized in that it processes commands and related maintenance data so that intelligent maintenance can be performed by transmitting data to be augmented and implemented within the digital twin image displayed in the software program.
 제2항에 있어서,
상기 정보 처리부는,
상기 데이터베이스 내에 저장된 누적된 계측 데이터에 따른 빅데이터를 이용하여, 현재 계측된 계측 데이터들에 기초할 때 예측되는 설비 고장 및 시스템 고장 사례를 추출하고, 추출된 고장 사전 예측 결과를 상기 소프트웨어 프로그램 내에 표출된 상기 디지털 트윈 영상 내에서 증강 구현되도록 데이터 전달함으로써 사고 예지보전 작업이 수행될 수 있도록 처리하는 것을 특징으로 하는, 디지털 트윈 기반의 설비 유지보수 가상화 시스템.According to paragraph 2,
The information processing department,
Using big data based on accumulated measurement data stored in the database, predicted equipment failure and system failure cases are extracted based on currently measured measurement data, and the extracted failure prediction results are displayed in the software program. A digital twin-based facility maintenance virtualization system, characterized in that it processes so that accident predictive maintenance work can be performed by transmitting data to be augmented and implemented within the digital twin image.
KR1020220038509A 2022-03-29 2022-03-29 Digital twin based virtualization system for electrical equipment maintenance KR20230139985A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220038509A KR20230139985A (en) 2022-03-29 2022-03-29 Digital twin based virtualization system for electrical equipment maintenance

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220038509A KR20230139985A (en) 2022-03-29 2022-03-29 Digital twin based virtualization system for electrical equipment maintenance

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230139985A true KR20230139985A (en) 2023-10-06

Family

ID=88296384

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220038509A KR20230139985A (en) 2022-03-29 2022-03-29 Digital twin based virtualization system for electrical equipment maintenance

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20230139985A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117151697A (en) * 2023-10-30 2023-12-01 北京和欣运达科技有限公司 Intelligent operation and maintenance interaction method and system suitable for building equipment

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117151697A (en) * 2023-10-30 2023-12-01 北京和欣运达科技有限公司 Intelligent operation and maintenance interaction method and system suitable for building equipment
CN117151697B (en) * 2023-10-30 2024-01-09 北京和欣运达科技有限公司 Intelligent operation and maintenance interaction method and system suitable for building equipment

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10962999B2 (en) Microgrid model based automated real time simulation for market based electric power system optimization
US11948052B2 (en) Method, electronic device, and computer program product for monitoring field device
US20200387127A1 (en) Technologies for fault related visual content
CN107529667B (en) Mixed reality nuclear power plant simulation and analysis system
CN204290489U (en) A kind of distribution transformer running status sensory perceptual system
Rassudov et al. Engineering education and cloud-based digital twins for electric power drive system diagnostics
KR20230139985A (en) Digital twin based virtualization system for electrical equipment maintenance
CN113472079A (en) Power distribution station operation and maintenance monitoring cloud robot system, background processing and operation task method
Chen et al. Digital twin techniques for power electronics-based energy conversion systems: A survey of concepts, application scenarios, future challenges, and trends
US20200293877A1 (en) Interactive assistant
Świder et al. Adaptation of the expert system in diagnosis of the connection of the PLC user interface system and a field level
CN116540038A (en) Insulation state monitoring method and device for capacitor bank
CN116404751A (en) Device state monitoring method, device, storage medium and computer product
Kolodenkova et al. Development of an intelligent decision support system for electrical equipment diagnostics at industrial facilities
CN114237135A (en) Information communication machine room 3D visualization method and system based on digital twin technology
KR20230041345A (en) A system for managing equipment using digital twin information
CN109494882B (en) Method and system for diagnosing state of substation switch equipment
KR20220067695A (en) Apparatus and method for managing parts of vacuum equipment
CN112733450A (en) Method and device for analyzing node faults in power network
van Dinter et al. Architecting a Digital Twin-Based Predictive Maintenance System for Modelling Cable Joint Degradation
CN117077040B (en) Large-scale complex equipment fault diagnosis and prediction system based on machine learning
CN114819108B (en) Fault identification method and device for comprehensive energy system
Odongo et al. Condition Monitoring of Oil-immersed Transformers Using AI Edge Inference for Incipient Fault Prediction: A case study
Jin et al. Distribution Network Fault Identification Based on the Improved Transformer Network
Dubey et al. Digital twin technology for industrial automation