KR20240053200A - 가상 게이지 기반의 플랜트 모니터링 시스템 및 방법 - Google Patents

가상 게이지 기반의 플랜트 모니터링 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20240053200A
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Abstract

본 발명은 가상 게이지 기반의 플랜트 모니터링 시스템 및 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 플랜트 내 복수 위치에 설치되어 적어도 하나의 플랜트 설비를 촬영하는 촬영부와, 촬영부에서 촬영되는 영상 데이터를 수신하고 수신한 영상 데이터에서 플랜트 설비의 계측 장치를 식별하여 계측값을 추출한 후 추출한 계측값을 포함하며 비보안영역에 전송 가능한 계측 데이터 패킷을 생성하는 영상분석부와, 비보안영역에서 계측 데이터 패킷을 전송받으며 계측 데이터 패킷에 기반하여 플랜트 설비의 계측 장치에 대응하는 가상 게이지를 시각화하고 시각화한 가상 게이지 상에서 계측값을 실시간으로 표시하는 가상 게이지 시각화부를 구비함으로써, 비보안영역 상의 서버에서 시각화된 가상 게이지를 통해 모든 플랜트 설비들의 상태나 계측값을 일괄적으로 모니터링할 수 있다.

Description

가상 게이지 기반의 플랜트 모니터링 시스템 및 방법{Virtual gauge based plant monitoring system and method thereof}
본 발명은 가상 게이지 기반의 플랜트 모니터링 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 플랜트 내에는 제조, 조립, 저장 및 관리 등을 위한 플랜트 설비들이 구축되어 있고, 각종 플랜트 설비에는 현재의 상태나 계측값을 표시하는 계기판과 같은 계측 장치가 구비되어 있다.
여기에서, 전술한 플랜트는 프로세스 플랜트를 포함하는 각종 플랜트 시설을 의미하며, 그 외에도, 계기판과 같은 계측 장치를 구비하여 상태나 계측값을 모니터링할 필요가 있는 국가 보안시설, 국방 시설 및 스마트 팩토리 등의 시설을 포함할 수 있다.
이러한, 플랜트에서는 플랜트 설비들이 정상적으로 동작하는지 항상 모니터링해야 하는데, 플랜트 설비 및 각종 계측 장치의 수가 많기 때문에, 플랜트 설비에 다양한 센서들을 탑재하고, 종합상황실에서 센서 신호들을 모니터링하여 특정 플랜트 설비만을 선별적으로 감시하는 선별관제를 수행하고 있다.
한편, 종래의 플랜트는 센서 신호에 문제가 있는 플랜트 설비가 발생하면 관리자가 직접 플랜트 설비로 이동하여 계측 장치를 확인할 수 있을 뿐, 모든 플랜트 설비들의 상태나 계측값을 일괄적으로 모니터링할 수는 없기 때문에, 플랜트 설비들의 통합적인 관리를 위해 많은 시간과 노력을 소모하는 문제점이 있다.
아울러, 종래의 플랜트에는 내부 감시를 위한 CCTV(Closed Circuit Television)들이 설치되어 있으나, 대부분의 CCTV는 설비가 위치한 구역에 대한 전반적인 상태를 확인하기 위한 목적으로 설치되어 있어, 아날로그 게이지에 대한 식별이 어렵기 때문에 플랜트 설비들의 계측 장치를 모니터링하는 용도로 CCTV의 영상 데이터를 활용할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 플랜트 내에 설치된 CCTV의 영상 데이터를 활용하여, 플랜트 설비들의 통합적인 관리를 수행할 수 있는 가상 게이지 기반의 플랜트 모니터링 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 플랜트 내 복수 위치에 설치되어 적어도 하나의 플랜트 설비를 촬영하는 촬영부; 상기 촬영부에서 촬영되는 영상 데이터를 수신하고, 수신한 영상 데이터에서 플랜트 설비의 계측 장치를 식별하여 계측값을 추출한 후, 추출한 계측값을 포함하며 비보안영역에 전송 가능한 계측 데이터 패킷을 생성하는 영상분석부; 및 비보안영역에서 상기 계측 데이터 패킷을 전송받으며, 상기 계측 데이터 패킷에 기반하여 플랜트 설비의 계측 장치에 대응하는 가상 게이지를 시각화하고, 시각화한 가상 게이지 상에서 계측값을 실시간으로 표시하는 가상 게이지 시각화부;를 포함하는 가상 게이지 기반의 플랜트 모니터링 시스템을 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 가상 게이지에 표시되는 계측값을 모니터링하여 사전에 설정된 정상 범위를 벗어나면 경보를 출력하는 모니터링부;를 더 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 영상분석부는, 영상 데이터를 HSV(Hue Saturation Value) 이미지로 변환하고, 색상, 무늬, 크기 및 형태 중 적어도 하나의 구조적 특징을 기초로 관심 영역(ROI)을 설정하여 관심 영역 내에서 계측 장치에 부합하는 객체를 검출한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 영상분석부는, 검출된 객체의 이미지로부터 계측 장치의 종류를 식별하고 계측값을 추출하며, 계측 데이터 패킷의 생성 시 계측 장치의 종류에 대한 식별 정보와 계측값에 대한 정보를 삽입한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 가상 게이지 시각화부는, 상기 계측 데이터 패킷에 포함된 식별 정보에 기초하여 계측 장치의 종류를 식별하고, 식별한 계측 장치에 대응하는 3D 모델을 가상 게이지로서 로딩하여 시각화한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 가상 게이지 시각화부는, 상기 계측 데이터 패킷을 전송받아 계측값이 업데이트될 때마다, 가상 게이지 상에서 지침 및 계기판에 대응하는 오브젝트를 상기 계측 데이터 패킷의 계측값에 따른 위치 또는 수치로 변경하여 표시한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 계측 데이터 패킷은, 헤더 영역에 플랜트 설비 또는 촬영부의 위치 정보와 계측 장치의 식별 정보가 삽입되고, 바디 영역에는 플랜트 설비를 촬영한 시간 정보와 계측값에 대한 정보가 삽입된다.
또한, 본 발명은 가상 게이지 기반의 플랜트 모니터링 시스템에서 수행되는 가상 게이지 기반의 플랜트 모니터링 방법으로서, 플랜트 내 복수 위치에서 적어도 하나의 플랜트 설비를 촬영하는 촬영 단계; 상기 촬영되는 영상 데이터를 수신하고, 수신한 영상 데이터에서 플랜트 설비의 계측 장치를 식별하여 계측값을 추출하는 추출 단계; 추출한 계측값을 포함하며 비보안영역에 전송 가능한 계측 데이터 패킷을 생성하는 패킷 생성 단계; 비보안영역에서 상기 계측 데이터 패킷을 전송받으며, 상기 계측 데이터 패킷에 기반하여 플랜트 설비의 계측 장치에 대응하는 가상 게이지를 시각화하는 시각화 단계; 및 시각화한 가상 게이지 상에서 계측값을 실시간으로 표시하는 계측값 표시 단계;를 포함하는 가상 게이지 기반의 플랜트 모니터링 방법을 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 가상 게이지에 표시되는 계측값을 모니터링하여 사전에 설정된 정상 범위를 벗어나면 경보를 출력하는 모니터링 단계;를 더 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 추출 단계는, 영상 데이터를 HSV(Hue Saturation Value) 이미지로 변환하고, 색상, 무늬, 크기 및 형태 중 적어도 하나의 구조적 특징을 기초로 관심 영역(ROI)을 설정하여 관심 영역 내에서 계측 장치에 부합하는 객체를 검출한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 패킷 생성 단계는, 검출된 객체의 이미지로부터 계측 장치의 종류와 계측값이 추출되면, 계측 데이터 패킷의 생성 시 계측 장치의 종류에 대한 식별 정보와 계측값에 대한 정보를 삽입한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 시각화 단계는, 상기 계측 데이터 패킷에 포함된 식별 정보에 기초하여 계측 장치의 종류를 식별하고, 식별한 계측 장치에 대응하는 3D 모델을 가상 게이지로서 로딩하여 시각화한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 계측값 표시 단계는, 상기 계측 데이터 패킷을 전송받아 계측값이 업데이트될 때마다, 가상 게이지 상에서 지침 및 계기판에 대응하는 오브젝트를 상기 계측 데이터 패킷의 계측값에 따른 위치 또는 수치로 변경하여 표시한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 계측 데이터 패킷은, 헤더 영역에 플랜트 설비 또는 촬영부의 위치 정보와 계측 장치의 식별 정보가 삽입되고, 바디 영역에는 플랜트 설비를 촬영한 시간 정보와 계측값에 대한 정보가 삽입된다.
전술한 과제해결 수단에 의해 본 발명은 플랜트 설비를 촬영한 영상 데이터로부터 비보안영역에 전송 가능한 계측 데이터 패킷을 생성하여 비보안영역에 전송하고, 비보안영역 상에서 계측 데이터 패킷을 이용하여 플랜트 설비의 계측 장치에 대응하는 가상 게이지를 시각화함으로써, 비보안영역 상의 서버에서 시각화된 가상 게이지를 통해 모든 플랜트 설비들의 상태나 계측값을 일괄적으로 모니터링할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 보안영역 상의 영상 데이터를 계측 데이터 패킷으로 전환하여 비보안영역에 전송할 수 있게 함으로써, CCTV의 영상 데이터를 비보안영역에 전송하거나 연계할 수 없는 보안정책을 준수하면서, 플랜트 설비들을 모니터링하는 용도로 CCTV의 영상 데이터를 활용할 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 가상 게이지 기반의 플랜트 모니터링 시스템을 설명하기 위한 도면.
도 2는 가상 게이지 기반의 플랜트 모니터링 시스템의 세부 구성을 설명하기 위한 블록도.
도 3은 가상 게이지 기반의 플랜트 모니터링 시스템에서 비보안영역으로 계측 데이터 패킷을 전송하는 과정을 설명하기 위한 블록도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 가상 게이지 기반의 플랜트 모니터링 방법을 설명하기 위한 도면.
하기의 설명에서 본 발명의 특정 상세들이 본 발명의 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있는데, 이들 특정 상세들 없이 또한 이들의 변형에 의해서도 본 발명이 용이하게 실시될 수 있다는 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도 1 내지 도 4를 참조하여 상세히 설명하되, 본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는데 필요한 부분을 중심으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 가상 게이지 기반의 플랜트 모니터링 시스템을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 가상 게이지 기반의 플랜트 모니터링 시스템의 세부 구성을 설명하기 위한 블록도이며, 도 3은 가상 게이지 기반의 플랜트 모니터링 시스템에서 비보안영역으로 계측 데이터 패킷을 전송하는 과정을 설명하기 위한 블록도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 가상 게이지 기반의 플랜트 모니터링 시스템(100)은 촬영부(110), 영상분석부(120), 가상 게이지 시각화부(130) 및 모니터링부(140)를 포함하여 구성된다.
여기에서, 본 발명의 일실시예에 따른 가상 게이지 기반의 플랜트 모니터링 시스템(100)은 제조, 조립, 저장 및 관리 등을 위한 플랜트 설비(11)들이 구축된 플랜트(10)를 모니터링하는 용도로 활용될 수 있다.
여기에서, 전술한 플랜트(10)는 프로세스 플랜트를 포함하는 각종 플랜트 시설을 의미하며, 그 외에도, 계기판과 같은 계측 장치를 구비하여 상태나 계측값을 모니터링할 필요가 있는 국가 보안시설, 국방 시설 및 스마트 팩토리 등의 시설을 포함할 수 있다.
상기 촬영부(110)는 플랜트(10) 내 복수 위치에 설치되어 적어도 하나의 플랜트 설비(11)를 촬영한다.
이러한, 촬영부(110)는 플랜트 설비(11)에 구비된 계측 장치를 촬영한 영상 데이터를 감시 서버(20)로 전송할 수 있다. 이때, 전술한 감시 서버(20)는 플랜트(10) 내부의 감시를 위하여 구축된 보안영역 상의 서버일 수 있다.
아울러, 촬영부(110)는 플랜트(10) 내에 기설치된 CCTV일 수 있다.
상기 영상분석부(120)는 보안영역 상의 영상 데이터를 이용하여 비보안영역에 전송 가능한 계측 데이터 패킷을 생성한다.
이러한, 영상분석부(120)는 전술한 감시 서버(20)로서 구비되거나 감시 서버(20)에 탑재되는 프로그램으로 구현될 수 있다.
또한, 영상분석부(120)는 촬영부(110)에서 촬영되는 영상 데이터를 실시간 또는 일정 주기마다 수신하며, 수신한 영상 데이터에서 플랜트 설비(11)의 계측 장치를 식별하여 계측값을 추출한 다음, 추출한 계측값을 포함하는 계측 데이터 패킷을 생성할 수 있다.
구체적으로, 영상분석부(120)는 영상 데이터가 수신되면 HSV(Hue Saturation Value) 이미지로 변환하고, 변환된 HSV 이미지의 색상, 무늬, 크기 및 형태 중 적어도 하나의 구조적 특징에 기초하여 관심 영역(ROI)을 설정하며, 설정된 관심 영역 내에서 계측 장치에 부합하는 객체를 검출할 수 있다.
그리고, 영상분석부(120)는 검출된 객체의 이미지와 기저장된 계측 장치의 특징 이미지를 비교하여 계측 장치의 종류를 식별하고, OCR(Optical Character Reader)을 포함하는 문자 판독 기술을 토대로 계측 장치에 표시된 숫자 또는 문자를 판독하여 계측값을 추출할 수 있다.
또한, 영상분석부(120)는 계측 장치의 종류를 식별하고 계측 장치에 표시된 계측값이 판독되면, 계측 장치의 종류에 대한 식별 정보와 계측값에 대한 정보를 삽입하여 계측 데이터 패킷을 생성할 수 있다.
여기에서, 전술한 계측 데이터 패킷은 헤더 영역과 바디 영역으로 구성될 수 있는데, 헤더 영역에는 플랜트 설비(11) 또는 촬영부(110)의 위치 정보와 계측 장치의 식별 정보가 삽입되고, 바디 영역에는 플랜트 설비(11)를 촬영한 시간 정보와 계측값에 대한 정보가 삽입될 수 있다.
한편, 영상분석부(120)에서 생성된 계측 데이터 패킷을 비보안영역에 전송하기 위한 단방향 데이터 전송부를 더 구비할 수도 있다.
도 3을 참조하면, 단방향 데이터 전송부는 디바이스 드라이버(DEVICE DRIVER), 디바이스 매니저(DEVICE MANAGER), 네트워크 폴리시(NETWORK POLICY), 네트워크 로그(NETWORK LOG) 및 네트워크 인터페이스 어댑터(NEWORK INTERFACE ADAPTOR)를 포함하여 구성될 수 있다.
구체적으로, 보안영역에 위치한 송신 서버(SSSS TX Sever), 즉, 감시 서버(20)에서 DEVICE DRIVER A ~ C는 서로 다른 장치 A, B, C에 대하여 각 장치에 맞는 프로토콜을 이용하여 데이터를 수집할 수 있다. 여기서, DEVICE DRIVER를 A, B, C로 별도로 표시한 것은 데이터 수집 대상 장치가 서로 다른 장치이며, 서로 다른 프로토콜을 사용한다는 의미이다. 즉, 실제 현장 환경 구성에 따라 장치의 종류나 개수는 추가될 수 있다.
이후, DEVICE MANAGER는 DEVICE DRIVER들로부터 전달받은 데이터를 NETWORK POLICY로 전달하고, NETWORK POLICY는 관리자에 의해 구성된 네트워크 정책에 따라 수집된 패킷에 대하여 패킷 검사를 한 후, 허용된 패킷이 맞을 경우 비보안영역으로 전송하며 그렇지 않은 경우 패킷을 차단한다. 또한, NETWORK POLICY는 전송 또는 차단된 내역에 대한 기록을 NETWORK LOG에 기록할 수 있다. 그리고, NETWORK POLICY에 의하여 전송이 허용된 보안데이터는 암호화(ENCRYPT)하여 NEWORK INTERFACE ADAPTOR (Tx LAN 카드)로 보내질 수 있다.
이후, 보안영역에 위치한 수신 서버(SSSS RX Sever), 즉, 모니터링 서버(30)의 NEWORK INTERFACE ADAPTOR (Rx LAN 카드)는 수신한 보안데이터를 복호화(DECRYPT)하여 송신 서버(SSSS TX Sever)로부터 전송된 데이터가 맞는지, 위조나 변조된 것이 아닌지를 체크한다. 이러한 체크 결과에 따라, 송신 서버(SSSS TX Server)로부터 전송된 패킷이 아니거나 위·변조된 패킷일 경우에는 차단하며, 송신 서버(SSSS TX Server)로부터 전송된 패킷이 맞고 위·변조된 패킷이 아닐 경우에는 보안데이터를 CCHANNEL MANAGER로 전송한다.
그러면, CHANNEL MANAGER는 수신된 데이터를 정해진 목적지에 전송하고, CHANNEL DRIVER A ~ C는 서로 다른 종류의 목적지에 대하여 각 목적지에 맞는 프로토콜을 사용하여 데이터를 수신할 수 있다.
한편, 전술한 단방향 데이터 전송부는 소프트웨어를 관리하기 위한 소프트웨어 관리 시스템으로서, 보안영역에 대한 보안정책을 설정하여 추가하거나 수정 또는 삭제할 수 있도록 화면 UI를 제공하는 보안정책 설정부와, 보안정책 설정부에서 설정된 보안정책에 대한 목록을 화면 UI에 함께 출력하는 보안정책 표시부와, 설정된 보안정책에 의하여 허용되거나 차단된 패킷에 대한 로그를 화면 UI에 출력하는 패킷 로그 표시부와, 보안정책 설정부에서 단방향 전송을 허용할 프로토콜을 설정할 수 있도록 화면 UI를 제공하는 단방향 프로토콜 설정부를 더 구비할 수도 있다.
이와 같은, 단방향 데이터 전송부 및 이의 소프트웨어 관리 시스템은 보안영역과 비보안영역 사이의 통신 인터페이스 구간에 대하여 관리자가 보안정책을 구성할 수 있도록 하고, 설정된 보안정책에 따라 허용되거나 차단된 네트워크 패킷에 대한 기록을 제공하기 때문에 이기종 시스템 간 안전하게 보안데이터를 전송할 수 있다.
상기 가상 게이지 시각화부(130)는 가상 게이지를 시각화하여 계측값을 표시한다.
이러한, 가상 게이지 시각화부(130)는 모니터링 서버(30)로서 구비되거나 모니터링 서버(30)에 탑재되는 프로그램으로 구현될 수 있으며, 모니터링 서버(30)에서 시각화되는 가상 게이지와 계측값은 관리자 단말(40)에서 표시될 수 있다.
여기서, 전술한 모니터링 서버(30)는 플랜트 설비(11)들을 모니터링하거나 선별관제를 수행하는 종합상황실에 구비될 수 있고, 또한, 보안정책에 의해 CCTV의 영상 데이터를 전송하거나 연계할 수 없는 비보안영역 상의 서버일 수 있으며, 전술한 관리자 단말(40)은 퍼스널 컴퓨터를 포함하는 범용통신단말이거나, 복수의 디스플레이 장치와 연동하여 정보를 표시하는 단말 장치일 수 있다.
또한, 가상 게이지 시각화부(130)는 비보안영역에서 수치와 데이터로 이루어진 계측 데이터 패킷을 전송받으며, 전송받은 계측 데이터 패킷에 기반하여 플랜트 설비(11)의 계측 장치에 대응하는 가상 게이지를 시각화하고, 시각화한 가상 게이지 상에서 계측값을 실시간으로 표시하게 된다.
또한, 가상 게이지 시각화부(130)는 계측 데이터 패킷에 포함된 식별 정보에 기초하여 계측 장치의 종류를 식별하고, 식별한 계측 장치에 대응하는 3D 모델을 가상 게이지로서 로딩하여 시각화한다.
이를 위하여, 가상 게이지 시각화부(130) 또는 메모리에는 계측 장치의 종류별로 3D 모델로 구현된 가상 게이지가 사전에 저장될 수 있다.
또한, 가상 게이지 시각화부(130)는 계측 데이터 패킷을 전송받아 계측값이 업데이트될 때마다, 가상 게이지 상에서 지침 및 계기판에 대응하는 오브젝트를 계측 데이터 패킷의 계측값에 따른 위치 또는 수치로 변경하여 표시한다.
즉, 가상 게이지 시각화부(130)는 실제 플랜트 설비(11)의 계측 장치에서 변경되는 계측값과 동일하게, 가상 게이지 상의 지침 또는 계기판을 관리자 단말(40)에 업데이트함으로써, 가상 게이지를 모니터링하는 관리자는 플랜트 설비(11)의 상태나 계측값을 실시간으로 확인할 수 있다.
상기 모니터링부(140)는 가상 게이지에 표시되는 계측값을 모니터링하여 사전에 설정된 정상 범위를 벗어나면 경보를 출력한다.
이러한, 모니터링부(140)에는 플랜트 설비(11)별로 상태나 계측값의 정상 범위에 대한 정보가 사전에 저장될 수 있고, 경보의 출력을 위한 출력 장치가 더 구비될 수도 있다.
또한, 모니터링부(140)는 경보의 출력 시 가상 게이지 시각화부(130)를 통해 가상 게이지에 이펙트를 표시하거나 위험 상황을 알리기 위한 알림을 출력하도록 요청할 수도 있다.
아울러, 모니터링부(140)는 각 플랜트 설비(11)의 제어 장치와 연동하여 정상 범위를 벗어난 플랜트 설비(11)의 동작을 정지시키거나 동작 상태를 조정할 수 있도록 구비될 수도 있다.
이하에서는, 본 발명의 일실시예에 따른 가상 게이지 기반의 플랜트 모니터링 시스템에서 수행되는 가상 게이지 기반의 플랜트 모니터링 방법을 설명한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 가상 게이지 기반의 플랜트 모니터링 방법을 설명하기 위한 도면이다.
다만, 도 4에 도시된 가상 게이지 기반의 플랜트 모니터링 방법에서 수행되는 기능은 모두 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 가상 게이지 기반의 플랜트 모니터링 시스템에서 수행되므로, 명시적인 설명이 없어도, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 모든 기능은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가상 게이지 기반의 플랜트 모니터링 방법에서 수행되고, 도 4를 참조하여 설명하는 모든 기능은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가상 게이지 기반의 플랜트 모니터링 시스템에서 그대로 수행됨을 주의해야 한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 가상 게이지 기반의 플랜트 모니터링 시스템(100)은, 먼저, 플랜트(10) 내 복수 위치에서 적어도 하나의 플랜트 설비(11)를 촬영한다(S100).
S100 단계는, 플랜트(10) 내에 기설치된 CCTV에 의해 수행될 수 있으며, 플랜트 설비(11)에 구비된 계측 장치를 촬영한 영상 데이터는 감시 서버(20)로 전송될 수 있다. 이때, 전술한 감시 서버(20)는 플랜트(10) 내부의 감시를 위하여 구축된 보안영역 상의 서버일 수 있다.
그 다음, 영상분석부(120)가 촬영부(110)로부터 촬영된 영상 데이터를 수신하고, 수신한 영상 데이터에서 플랜트 설비(11)의 계측 장치를 식별하여 계측값을 추출한다(S200).
S200 단계의 영상분석부(120)는 감시 서버(20)로서 구비되거나 감시 서버(20)에 탑재되는 프로그램으로 구현될 수 있으며, 전술한 감시 서버(20)는 플랜트(10) 내부의 감시를 위하여 구축된 보안영역 상의 서버일 수 있다.
S200 단계에서, 영상분석부(120)는 영상 데이터를 HSV(Hue Saturation Value) 이미지로 변환하고, 변환된 HSV 이미지의 색상, 무늬, 크기 및 형태 중 적어도 하나의 구조적 특징에 기초하여 관심 영역(ROI)을 설정하며, 설정된 관심 영역 내에서 계측 장치에 부합하는 객체를 검출할 수 있다.
또한, S200 단계에서, 영상분석부(120)는 검출된 객체의 이미지로부터 계측 장치의 종류를 식별하고 계측값을 추출할 수 있는데, 예를 들어, 검출된 객체의 이미지와 기저장된 계측 장치의 특징 이미지를 비교하여 계측 장치의 종류를 식별할 수 있으며, OCR(Optical Character Reader)을 포함하는 문자 판독 기술을 토대로 계측 장치에 표시된 숫자 또는 문자를 판독하여 계측값을 추출할 수 있다.
그 다음, 영상분석부(120)는 추출한 계측값을 포함하며 비보안영역에 전송 가능한 계측 데이터 패킷을 생성한다(S300).
S300 단계에서, 영상분석부(120)는 검출된 객체의 이미지로부터 계측 장치의 종류와 계측값이 추출되면, 계측 데이터 패킷을 생성하여 계측 장치의 종류에 대한 식별 정보와 계측값에 대한 정보를 삽입할 수 있다.
이때, 전술한 계측 데이터 패킷은 헤더 영역에 플랜트 설비(11) 또는 촬영부(110)의 위치 정보와 계측 장치의 식별 정보가 삽입되고, 바디 영역에는 플랜트 설비(11)를 촬영한 시간 정보와 계측값에 대한 정보가 삽입될 수 있다.
그리고, 영상분석부(120)는 생성된 계측 데이터 패킷을 비보안영역에 위치하는 가상 게이지 시각화부(130) 또는 가상 게이지 시각화부(130)가 설치된 서버로 전송할 수 있으며, 계측 데이터 패킷의 전송은 단방향 데이터 전송부에 의해 수행될 수 있다.
그 다음, 가상 게이지 시각화부(130)는 비보안영역에서 계측 데이터 패킷을 전송받으며, 계측 데이터 패킷에 기반하여 플랜트 설비(11)의 계측 장치에 대응하는 가상 게이지를 시각화한다(S400).
S400 단계의 가상 게이지 시각화부(130)는 모니터링 서버(30)로서 구비되거나 모니터링 서버(30)에 탑재되는 프로그램으로 구현될 수 있으며, 전술한 모니터링 서버(30)는 플랜트 설비(11)들을 모니터링하거나 선별관제를 수행하는 서버로서, 특히, 보안정책에 의해 CCTV의 영상 데이터를 전송하거나 연계할 수 없는 비보안영역 상의 서버일 수 있다.
S400 단계에서, 가상 게이지 시각화부(130)는 계측 데이터 패킷에 포함된 식별 정보에 기초하여 계측 장치의 종류를 식별하고, 식별한 계측 장치에 대응하는 3D 모델을 가상 게이지로서 로딩하여 시각화할 수 있으며, 이를 위하여, 계측 장치의 종류별로 3D 모델로 구현된 가상 게이지가 사전에 저장될 수 있다.
그 다음, 가상 게이지 시각화부(130)는 시각화한 가상 게이지 상에서 계측값을 실시간으로 표시한다(S500).
S500 단계에서, 가상 게이지 시각화부(130)는 계측 데이터 패킷을 전송받아 계측값이 업데이트될 때마다, 가상 게이지 상에서 지침 및 계기판에 대응하는 오브젝트를 계측 데이터 패킷의 계측값에 따른 위치 또는 수치로 변경하여 표시할 수 있다.
이때, 시각화된 가상 게이지와 계측값은 관리자 단말(40)의 화면에 표시될 수 있는데, 실제 플랜트 설비(11)의 계측 장치에서 변경되는 계측값과 동일하게 가상 게이지 상의 지침 또는 계기판의 수치가 업데이트될 수 있다.
그 다음, 모니터링부(140)가 가상 게이지에 표시되는 계측값을 모니터링하여 사전에 설정된 정상 범위를 벗어나면 경보를 출력한다(S600).
S600 단계의 모니터링부(140)는 전술한 모니터링 서버(30)에 구비되거나 모니터링 서버(30)에 탑재되는 프로그램으로 구현될 수 있다.
S600 단계에서, 모니터링부(140)는 플랜트 설비(11)별로 사전에 저장된 계측값의 정상 범위에 대한 정보에 기초하여 계측값을 모니터링할 수 있으며, 경보의 출력 시 가상 게이지에 이펙트를 표시하거나 위험 상황을 알리기 위한 알림을 출력하도록 요청할 수도 있다.
한편, S600 단계는 각 플랜트 설비(11)의 제어 장치와 연동하여 정상 범위를 벗어난 플랜트 설비(11)의 동작을 정지시키거나 동작 상태를 조정하게 할 수도 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.
100 : 가상 게이지 기반의 플랜트 모니터링 시스템
10 : 플랜트 20 : 감시 서버
30 : 모니터링 서버 40 : 관리자 단말
110 : 촬영부 120 : 영상분석부
130 : 가상 게이지 시각화부 140 : 모니터링부

Claims (14)

  1. 플랜트 내 복수 위치에 설치되어 적어도 하나의 플랜트 설비를 촬영하는 촬영부;
    상기 촬영부에서 촬영되는 영상 데이터를 수신하고, 수신한 영상 데이터에서 플랜트 설비의 계측 장치를 식별하여 계측값을 추출한 후, 추출한 계측값을 포함하며 비보안영역에 전송 가능한 계측 데이터 패킷을 생성하는 영상분석부; 및
    비보안영역에서 상기 계측 데이터 패킷을 전송받으며, 상기 계측 데이터 패킷에 기반하여 플랜트 설비의 계측 장치에 대응하는 가상 게이지를 시각화하고, 시각화한 가상 게이지 상에서 계측값을 실시간으로 표시하는 가상 게이지 시각화부;를 포함하는 가상 게이지 기반의 플랜트 모니터링 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    가상 게이지에 표시되는 계측값을 모니터링하여 사전에 설정된 정상 범위를 벗어나면 경보를 출력하는 모니터링부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 게이지 기반의 플랜트 모니터링 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 영상분석부는,
    영상 데이터를 HSV(Hue Saturation Value) 이미지로 변환하고, 색상, 무늬, 크기 및 형태 중 적어도 하나의 구조적 특징을 기초로 관심 영역(ROI)을 설정하여 관심 영역 내에서 계측 장치에 부합하는 객체를 검출하는 것을 특징으로 하는 가상 게이지 기반의 플랜트 모니터링 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 영상분석부는,
    검출된 객체의 이미지로부터 계측 장치의 종류를 식별하고 계측값을 추출하며, 계측 데이터 패킷의 생성 시 계측 장치의 종류에 대한 식별 정보와 계측값에 대한 정보를 삽입하는 것을 특징으로 하는 가상 게이지 기반의 플랜트 모니터링 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 가상 게이지 시각화부는,
    상기 계측 데이터 패킷에 포함된 식별 정보에 기초하여 계측 장치의 종류를 식별하고, 식별한 계측 장치에 대응하는 3D 모델을 가상 게이지로서 로딩하여 시각화하는 것을 특징으로 하는 가상 게이지 기반의 플랜트 모니터링 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 가상 게이지 시각화부는,
    상기 계측 데이터 패킷을 전송받아 계측값이 업데이트될 때마다, 가상 게이지 상에서 지침 및 계기판에 대응하는 오브젝트를 상기 계측 데이터 패킷의 계측값에 따른 위치 또는 수치로 변경하여 표시하는 것을 특징으로 하는 가상 게이지 기반의 플랜트 모니터링 시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 계측 데이터 패킷은,
    헤더 영역에 플랜트 설비 또는 촬영부의 위치 정보와 계측 장치의 식별 정보가 삽입되고, 바디 영역에는 플랜트 설비를 촬영한 시간 정보와 계측값에 대한 정보가 삽입되는 것을 특징으로 하는 가상 게이지 기반의 플랜트 모니터링 시스템.
  8. 가상 게이지 기반의 플랜트 모니터링 시스템에서 수행되는 가상 게이지 기반의 플랜트 모니터링 방법으로서,
    플랜트 내 복수 위치에서 적어도 하나의 플랜트 설비를 촬영하는 촬영 단계;
    상기 촬영되는 영상 데이터를 수신하고, 수신한 영상 데이터에서 플랜트 설비의 계측 장치를 식별하여 계측값을 추출하는 추출 단계;
    추출한 계측값을 포함하며 비보안영역에 전송 가능한 계측 데이터 패킷을 생성하는 패킷 생성 단계;
    비보안영역에서 상기 계측 데이터 패킷을 전송받으며, 상기 계측 데이터 패킷에 기반하여 플랜트 설비의 계측 장치에 대응하는 가상 게이지를 시각화하는 시각화 단계; 및
    시각화한 가상 게이지 상에서 계측값을 실시간으로 표시하는 계측값 표시 단계;를 포함하는 가상 게이지 기반의 플랜트 모니터링 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    가상 게이지에 표시되는 계측값을 모니터링하여 사전에 설정된 정상 범위를 벗어나면 경보를 출력하는 모니터링 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 게이지 기반의 플랜트 모니터링 방법.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 추출 단계는,
    영상 데이터를 HSV(Hue Saturation Value) 이미지로 변환하고, 색상, 무늬, 크기 및 형태 중 적어도 하나의 구조적 특징을 기초로 관심 영역(ROI)을 설정하여 관심 영역 내에서 계측 장치에 부합하는 객체를 검출하는 것을 특징으로 하는 가상 게이지 기반의 플랜트 모니터링 방법.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 패킷 생성 단계는,
    검출된 객체의 이미지로부터 계측 장치의 종류와 계측값이 추출되면, 계측 데이터 패킷의 생성 시 계측 장치의 종류에 대한 식별 정보와 계측값에 대한 정보를 삽입하는 것을 특징으로 하는 가상 게이지 기반의 플랜트 모니터링 방법.
  12. 제 8항에 있어서,
    상기 시각화 단계는,
    상기 계측 데이터 패킷에 포함된 식별 정보에 기초하여 계측 장치의 종류를 식별하고, 식별한 계측 장치에 대응하는 3D 모델을 가상 게이지로서 로딩하여 시각화하는 것을 특징으로 하는 가상 게이지 기반의 플랜트 모니터링 방법.
  13. 제 8항에 있어서,
    상기 계측값 표시 단계는,
    상기 계측 데이터 패킷을 전송받아 계측값이 업데이트될 때마다, 가상 게이지 상에서 지침 및 계기판에 대응하는 오브젝트를 상기 계측 데이터 패킷의 계측값에 따른 위치 또는 수치로 변경하여 표시하는 것을 특징으로 하는 가상 게이지 기반의 플랜트 모니터링 방법.
  14. 제 8항에 있어서,
    상기 계측 데이터 패킷은,
    헤더 영역에 플랜트 설비 또는 촬영부의 위치 정보와 계측 장치의 식별 정보가 삽입되고, 바디 영역에는 플랜트 설비를 촬영한 시간 정보와 계측값에 대한 정보가 삽입되는 것을 특징으로 하는 가상 게이지 기반의 플랜트 모니터링 방법.
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