KR20240057251A - 펌프 누수 진단 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 펌프 누수 진단 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 펌프 누수 진단 시스템은, 고정부, 누수액 수집부 및 압력 센서를 포함하며, 상기 고정부에 의해 펌프에 고정되고, 상기 누수액 수집부를 통해 상기 펌프의 누수액을 수집하며, 상기 압력 센서를 이용해 상기 누수액에 의한 압력을 측정하여 압력 데이터를 생성하는 압력 기반 누수 감지기와, 상기 압력 데이터가 기 설정된 압력 임계값을 초과하는지 판단하고, 상기 압력 데이터가 상기 압력 임계값을 초과하는 경우 상기 펌프에 누수가 발생한 것으로 판단하는 누수 검출 시스템을 포함한다.

Description

펌프 누수 진단 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR DIAGNOSING PUMP LEAK}

본 발명은 육안 확인 또는 자동 확인을 통하여 펌프 내부의 메커니컬 씰(mechanical seal)의 파손으로 인한 누수를 감지할 수 있는 펌프 누수 진단 시스템 및 방법에 관한 것이다.

펌프는 급수시설, 산업현장 등에 널리 사용되고 있다. 도 1a 및 도 1b와 같은 누수는 펌프에서 흔하게 발생하는 고장 유형의 하나로서 펌프 내부의 메커니컬 씰(mechanical seal)의 파손에 기인하는 경우가 많다. 지금까지 펌프의 누수를 감지하기 위한 다양한 기술들이 펌프의 안정적인 운용을 위해 개발되었다. 기존의 펌프 누수 감지 기술은 주로 누수 센서나 진동 센서를 사용하여 누수를 감지하였는데, 이러한 센서들은 단가가 높아 펌프 비용 상승의 원인이 되었으며, 육안을 통한 직관적인 진단이 불가능하다는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여, 압력센서 또는 수변 잉크를 이용하여 펌프의 누수를 감지할 수 있는 펌프 누수 진단 시스템 및 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 펌프 누수 진단 시스템은, 고정부, 누수액 수집부 및 압력 센서를 포함하며, 상기 고정부에 의해 펌프에 고정되고, 상기 누수액 수집부를 통해 상기 펌프의 누수액을 수집하며, 상기 압력 센서를 이용해 상기 누수액에 의한 압력을 측정하여 압력 데이터를 생성하는 압력 기반 누수 감지기; 및 상기 압력 데이터가 기 설정된 압력 임계값을 초과하는지 판단하고, 상기 압력 데이터가 상기 압력 임계값을 초과하는 경우 상기 펌프에 누수가 발생한 것으로 판단하는 누수 검출 시스템을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 누수액 수집부는, 상기 누수액 수집부의 표면에 수변 잉크(hydrochromic ink)층(層)이 형성된 것일 수 있다. 이 경우 상기 수변 잉크층은, 상기 누수액과 접촉하는 경우, 상기 누수액과 접촉되는 면의 색상이 변하여 변색 영역을 형성한다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 펌프 누수 진단 시스템은, 상기 누수액 수집부의 이미지 데이터를 생성하는 비전 센서를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 누수 검출 시스템은, 상기 이미지 데이터를 기초로 상기 펌프의 누수 발생 여부를 판단한다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 누수 검출 시스템은, 상기 펌프에 누수가 발생한 것으로 판단한 경우, 시각적 수단 및 청각적 수단 중 어느 하나 또는 이들의 조합된 수단을 이용하여 누수 발생 사실에 대한 알람을 발생시킬 수 있다.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 펌프 누수 진단 방법은, 누수액 수집부를 통해 펌프의 누수액을 수집하며, 압력 센서를 이용해 상기 누수액에 의한 압력을 측정하여 압력 데이터를 획득하는 단계; 상기 압력 데이터가 기 설정된 압력 임계값을 초과하는지 판단하는 단계; 및 상기 압력 데이터가 상기 압력 임계값을 초과하는 경우, 상기 펌프에 누수가 발생한 것으로 판단하여, 시각적 수단 및 청각적 수단 중 어느 하나 또는 이들의 조합된 수단을 이용하여 누수 발생 사실에 대한 알람을 발생시키는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 펌프 누수 진단 방법은, 상기 압력 데이터를 획득하는 단계 이후에, 상기 압력 데이터에 필터를 적용하여 상기 압력 데이터에서 센서 노이즈를 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 펌프 누수 진단 방법은, 상기 압력 데이터를 획득하는 단계 이후에, 상기 누수액 수집부의 하중 데이터를 기초로 상기 압력 데이터를 보상하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 알람을 발생시키는 단계는, 상기 압력 데이터가 상기 압력 임계값을 초과하는 경우, 상기 펌프에 누수가 발생한 것으로 판단하여, 사용자 단말기에 이메일 및 메시지 중 어느 하나 또는 이들의 조합을 발송하는 작업을 추가적으로 수행하는 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 고가의 센서 없이도 빠르고 정확하게 펌프 누수를 진단할 수 있고, 누수 발생 즉시 사용자에게 알림을 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 별도의 제어기나 장비 없이 육안으로 펌프 누수 여부를 손쉽게 확인할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1a 및 도 1b는 펌프 누수에 관한 도면.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 펌프 누수 진단 시스템의 구성을 나타낸 블록도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 센서 기반 누수 감지기의 동작 원리를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 기반 펌프 누수 검출 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 기반 펌프 누수 검출 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 기반 펌프 누수 검출 방법 및 이미지 기반 펌프 누수 검출 방법이 통합된 펌프 누수 진단 방법을 설명하기 위한 흐름도.

본 발명은 펌프의 사용 중 펌프 내부 메커니컬 씰(mechanical seal)의 파손으로 인한 누수를 감지하기 위한 것이다. 본 발명은 압력 센서 또는 수변 잉크를 이용하여 펌프 누수 여부를 육안으로 또는 자동으로 확인할 수 있는 펌프 누수 진단 시스템 및 방법에 관한 것이다.

본 발명은 종래 기술 대비 다음과 같은 차이점을 가진다.

① 진동 센서나 누수 센서가 아닌 압력 센서를 기반으로 누수를 감지한다.

② 누수에 관한 센싱 데이터의 처리를 통하여 원격으로 누수를 진단하고 대응할 수 있다.

③ 수변 잉크(hydrochromic ink)를 이용하여 육안으로도 쉽게 누수 여부를 확인할 수 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

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. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면 번호에 상관없이 동일한 수단에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용하기로 한다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 펌프 누수 진단 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 펌프 누수 진단 시스템(100)은 압력 기반 누수 감지기(110) 및 누수 검출 시스템(130)을 포함하여 구성되며, 비전 센서(120)를 더 포함할 수 있다.

압력 기반 누수 감지기(110)는 펌프(10)의 누수액을 수집하고, 압력 센서(113)를 이용하여 수집된 누수액의 압력을 측정하여 압력 데이터를 생성하며, 압력 데이터를 누수 검출 시스템(130)에 전송한다.

누수 검출 시스템(130)은 압력 기반 누수 감지기(110)가 생성한 압력 데이터를 기초로 펌프(10)의 누수 여부를 판단하는 제어기이다. 누수 검출 시스템(130)은 독립적인 제어기로 운용될 수도 있고, 펌프 제어기에 내장되거나 클라우드 서버를 통해 동작할 수도 있다.

누수 검출 시스템(130)은 압력 기반 누수 감지기(110)에 유선 또는 무선 네트워크로 연결되어, 압력 기반 누수 감지기(110)에서 펌프(10)의 누수액에 의한 압력 데이터를 획득하고, 획득한 압력 데이터에 필터를 적용하여 센서 노이즈를 제거한다. 누수 검출 시스템(130)은 압력 데이터(또는 노이즈가 제거된 압력 데이터)가 기 설정된 압력 임계값을 초과하는지 판단하여, 압력 데이터가 압력 임계값을 초과하는 경우, 시각적 수단이나 청각적 수단 등을 이용하여 누수 발생 사실 또는 누수량을 누수 검출 시스템(130)과 연결된 단말기를 통해 알리거나, 이메일(e-mail)이나 문자 메시지 등을 펌프 누수 진단 시스템(100)의 사용자 단말기에 전달하여 사용자가 누수 발생 사실 또는 누수량을 알 수 있도록 한다.

또한, 압력 기반 누수 감지기(110)의 누수액 수집부(112)의 내부 표면에는 수변 잉크가 도포될 수 있다. 펌프(10)에 누수가 발생할 경우, 수변 잉크가 도포된 누수액 수집부(112)의 전부 또는 일부의 색상이 변할 수 있다. 따라서, 펌프(10)의 점검자는 누수액 수집부(112)를 관찰하여 육안으로 쉽게 누수 여부를 판단할 수 있다.

한편, 전술한 바와 같이 펌프 누수 진단 시스템(100)은 비전 센서(120)를 더 포함할 수 있는데, 이 경우 비전 센서(120)는 누수액 수집부(112)의 이미지를 획득하여 누수 검출 시스템(130)에 전송한다. 비전 센서(120)는 펌프가 설치된 공간에 기 설치되어 있는 비전 센서를 활용하거나 추가적인 설치를 통해 펌프 누수 진단 시스템(100)에 적용될 수 있다.

누수 검출 시스템(130)은 누수액 수집부(112)의 이미지를 처리하여 누수액 수집부(112)의 변색 영역의 면적을 산출하며, 변색 영역의 면적이 기 설정된 면적 임계값을 초과하는 경우, 시각적 수단이나 청각적 수단 등을 이용하여 누수 발생 사실 또는 누수량을 누수 검출 시스템(130)과 연결된 단말기를 통해 알리거나, 이메일(e-mail)이나 문자 메시지 등을 펌프 누수 진단 시스템(100)의 사용자 단말기에 전달하여 사용자가 누수 발생 사실 또는 누수량을 알 수 있도록 한다.

이하, 압력 기반 누수 감지기(110)의 각 구성 요소의 기능에 대하여 상세히 설명한다.

압력 기반 누수 감지기(110)는 고정부(111), 누수액 수집부(112) 및 압력 센서(113)를 포함한다.

고정부(111)는 압력 기반 누수 감지기(110)를 펌프(10)에 고정한다. 본 발명에서 고정부(111)의 구현 방식에 대해서는 제한을 두지 않으며, 볼트, 멈춤 나사(set screw) 또는 양면 테이프 등 다양한 고정 수단이 고정부(111)의 구현에 활용될 수 있다.

누수액 수집부(112)는 펌프(10)의 누수액을 수집한다. 펌프(10)의 누수는 메커니컬 씰(11)의 파손으로 인한 경우가 많으므로, 누수액 수집부(112)는 메커니컬 씰(11)의 하부에 설치되는 것이 바람직하지만, 본 발명은 펌프(10)의 누수액을 수집할 수 있는 범위에서 누수액 수집부(112)의 위치에 제한을 두지 않는다. 누수액 수집부(112)는 펌프(10)에서 누수된 액체(누수액)를 수집하기 위한 용기(容器)의 형태를 가질 수 있다. 이 경우 누수액 수집 용기(112)는 실린더, 박스, 원뿔, 원뿔대, 사각뿔, 사각뿔대, 삼각뿔, 삼각뿔대 등 다양한 형태 중 어느 하나 또는 이들의 조합된 형태를 가질 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 기반 누수 감지기(110)의 동작 원리를 나타낸 도면이다.

도 4의 (a)에 도시한 바와 같이, 펌프(10)에 누수가 발생하면 누수액 수집부(112)는 누수된 액체를 수집하며, 누수액 수집부(112)의 바닥면에 장착된 압력 센서(113)는 누수액으로 인한 압력을 측정하여 압력 데이터를 생성한다. 압력 센서(113)는 유선 또는 무선 네트워크를 통해 측정된 압력 데이터를 누수 검출 시스템(130)에 전송하거나, 측정된 압력 데이터를 기초로 압력 증가량(또는 무게 증가량)을 산출하여 누수를 감지할 수 있다.

한편 압력 기반 누수 감지기(110)의 누수액 수집부(112) 내부에는 염화코발트와 같은 수변 잉크가 도포될 수 있다. 이 경우, 펌프(10)에 누수가 발생하면, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 누수액 수집부(112)의 전부 또는 일부의 색상이 변한다. 이러한 누수액 수집부(112)의 색상 변화를 통해 펌프(10)의 점검자는 육안으로 손쉽게 누수 여부를 파악할 수 있다. 또한, 펌프 누수 진단 시스템(100)에 누수액 수집부(112)를 촬영하는 비전 센서(120)가 포함되는 경우, 누수 검출 시스템(130)은 비전 센서(120)가 촬영한 누수액 수집부(112)의 이미지를 기초로 누수액 수집부(112)의 색상 변화를 감지하고, 펌프(10)의 누수 여부를 판단할 수 있다.

다시 도 2 및 도 3으로 돌아와, 누수 검출 시스템(130)의 구성 요소의 기능에 대하여 상세히 설명한다.

누수 검출 시스템(130)은 압력 기반 누수 검출부(131) 및 알림부(133)를 포함하여 구성된다. 펌프 누수 진단 시스템(100)이 비전 센서(120)를 포함할 경우, 누수 검출 시스템(130)은 이미지 기반 누수 검출부(132)를 더 포함한다.

압력 기반 누수 검출부(131)는 압력 기반 누수 감지기(110)의 압력 센서(113)에서 생성된 압력 데이터를 기초로 누수 여부 또는 누수량을 판단한다.

압력 기반 누수 검출부(131)는 압력 센서(113)에 유선 또는 무선 네트워크로 연결되어 압력 센서(113)가 생성한 압력 데이터를 획득한다. 이후, 압력 기반 누수 검출부(131)는 획득한 압력 데이터에 필터를 적용하여 센서 노이즈를 제거한다. 이때 필터로는 저역 통과 필터(low pass filter)나 이동 평균 필터(moving average filter)가 사용될 수 있다. 다만, 본 발명은 압력 기반 누수 검출부(131)가 압력 데이터에 사용하는 필터의 종류에 제한을 두지 않는다.

압력 센서(113)가 생성한 압력 데이터는 누수액 수집부(112)의 하중이 포함되는데, 압력 기반 누수 검출부(131)는 1) 기 설정된 누수액 수집부(112)의 하중 데이터를 기초로 압력 데이터를 보상하거나, 2) 압력 기반 누수 검출부(131)의 동작 초기에 누수액 수집부(112)의 하중으로 인한 압력값을 압력 센서(113)에서 수집하여 내부 저장소에 저장하고, 동작 중에 획득한 압력 데이터에서 상기 압력값을 차감하여 압력 데이터를 보상할 수 있다.

전술한 대로 압력 기반 누수 검출부(131)는 획득한 압력 데이터에 필터를 적용하여 센서 노이즈를 제거할 수 있는데, 이 경우 압력 기반 누수 검출부(131)는 필터링된 압력 데이터를 기 설정된 압력 임계값과 비교하여 만약 필터링된 압력 데이터가 압력 임계값을 초과하는 경우 펌프(10)에 누수가 발생한 것으로 판단한다. 압력 기반 누수 검출부(131)는 누수 발생 사실 또는 추정된 누수량을 알림부(133)에 전달한다.

이미지 기반 누수 검출부(132)는 비전 센서(120)에 유선 또는 무선 네트워크를 통해 연결되며, 비전 센서(120)에서 누수액 수집부(112)가 포함된 이미지를 획득한다. 이미지 기반 누수 검출부(132)는 상기 획득한 이미지를 기초로 누수액 수집부(112)에 수변 잉크가 도포된 영역 중 변색 영역의 면적을 산출하고, 상기 변색 영역의 면적을 기 설정된 면적 임계값과 비교하여 펌프(10)의 누수 여부 또는 누수량을 판단한다. 이때, 이미지 기반 누수 검출부(132)는 이미지 마스킹 기법을 이용하여 상기 획득한 이미지에서 수변 잉크가 도포된 영역 중 변색 영역만을 검출한 후, 필터를 통해 노이즈를 제거하고, 변색 영역의 면적을 산출한다.

다른 예로, 이미지 기반 누수 검출부(132)는, 비전 센서(120)에서 획득한 이미지를 입력 데이터로 하고, 누수 여부 또는 누수량을 레이블로 하여 딥러닝 모델을 학습시켜 생성된 누수 판단 모델을 이용할 수 있다. 여기에 사용되는 딥러닝 모델로서, 이미지를 기초로 분류(classification) 작업을 수행할 수 있는 공지의 모델을 사용할 수 있다. 이 경우, 이미지 기반 누수 검출부(132)는 비전 센서(120)에서 획득한 이미지를 기초로 기 학습된 누수 판단 모델을 이용하여 펌프(10)의 누수 발생 여부 또는 누수량을 판단할 수 있다. 이미지 기반 누수 검출부(132)는 누수 판단 모델을 이용하여 판단된 누수 발생 사실 또는 추정된 누수량을 알림부(133)에 전달한다.

알림부(133)는, 압력 기반 누수 검출부(131) 또는 이미지 기반 누수 검출부(132)에서 누수 발생 사실 또는 추정된 누수량을 전달받고, 시각적 수단이나 청각적 수단을 통해 누수 발생 사실이나 누수량에 대한 알람을 발생시키거나, 펌프 누수 진단 시스템(100)의 사용자 단말기에 이메일(e-mail) 또는 문자 메시지를 발송하여 사용자가 누수 발생 사실 또는 누수량을 파악할 수 있도록 한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 기반 펌프 누수 검출 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 기반 펌프 누수 검출 방법은 S210 단계 내지 S240 단계를 포함한다. 이하, 펌프 누수 진단 시스템(100)에 의해 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 기반 펌프 누수 검출 방법이 수행되는 것으로 가정하고 각 단계에 대하여 설명한다.

S210 단계는 압력 데이터 획득 단계이다. 압력 기반 누수 감지기(110)는 누수액 수집부(112)를 통해 펌프(10)의 누수액을 수집한다. 누수액 수집부(112)의 바닥면에 장착된 압력 센서(113)는 누수액으로 인한 압력을 측정하여 압력 데이터를 생성한다. 압력 센서(113)는 유선 또는 무선 네트워크를 통해 생성한 압력 데이터를 누수 검출 시스템(130)의 압력 기반 누수 검출부(131)에 전송한다. 압력 기반 누수 검출부(131)는 압력 데이터를 수신(획득)하고, 필요 시 내부 저장소에 저장한다. 예를 들어, 압력 기반 누수 검출부(131)는 동작 초기의 압력 데이터를 내부 저장소에 저장하고, 동작 초기의 압력 데이터를 동작 중에 획득한 압력 데이터를 보상하는 데 사용할 수 있다.

S220 단계는 필터 적용 단계이다. 압력 기반 누수 검출부(131)는 S210 단계에서 획득한 압력 데이터에 필터를 적용하여 센서 노이즈를 제거한다. 이때 필터로는 저역 통과 필터(low pass filter)나 이동 평균 필터(moving average filter)가 사용될 수 있다. 다만, 본 발명은 압력 기반 누수 검출부(131)가 압력 데이터에 사용하는 필터의 종류에 제한을 두지 않는다.

압력 기반 누수 검출부(131)는 필요 시 필터링된 압력 데이터를 내부 저장소에 저장한다. 예를 들어, 압력 기반 누수 검출부(131)는 동작 초기의 필터링된 압력 데이터를 내부 저장소에 저장하고, 동작 초기의 필터링된 압력 데이터를 동작 중의 필터링된 압력 데이터를 보상하는 데 사용할 수 있다.

도 5에는 도시하지 않았으나, S220 단계는 생략될 수 있다. 이 경우 S210 단계 이후 S230 단계가 수행된다.

도 5에는 도시하지 않았으나, S210 단계 이후 또는 S220 단계 이후에, 압력 기반 누수 검출부(131)는 압력 데이터 또는 필터링된 압력 데이터를 보상할 수 있다. 압력 기반 누수 검출부(131)는 기 설정된 누수액 수집부(112)의 하중 데이터를 기초로 압력 데이터 또는 필터링된 압력 데이터를 보상할 수 있다. 또한 압력 기반 누수 검출부(131)는 동작 중에 획득된 압력 데이터에서 동작 초기의 압력 데이터를 차감하는 방식으로 동작 중에 획득된 압력 데이터를 보상하거나, 동작 중의 필터링된 압력 데이터에서 동작 초기의 필터링된 압력 데이터를 차감하는 방식으로 동작 중의 필터링된 압력 데이터를 보상할 수도 있다.

S230 단계는 압력 데이터가 압력 임계값을 초과하는지 판단하는 단계이다. 압력 기반 누수 검출부(131)는 압력 데이터 또는 필터링된 압력 데이터를 기 설정된 압력 임계값을 초과하는지 판단한다. 압력 기반 누수 검출부(131)는 만약 압력 데이터 또는 필터링된 압력 데이터가 기 설정된 압력 임계값을 초과하는 경우 펌프(10)에 누수가 발생한 것으로 판단하고 누수 발생 사실 또는 추정된 누수량을 알림부(133)에 전달하여 S240 단계가 수행되도록 한다. 반면, 압력 기반 누수 검출부(131)는 만약 압력 데이터 또는 필터링된 압력 데이터가 기 설정된 압력 임계값 이하일 경우, 펌프(10)에 누수가 발생하지 않은 것으로 판단한다. 펌프 누수 진단 시스템(100)은 펌프(10)에 누수가 발생하지 않은 것으로 판단된 경우 압력 기반 누수 검출 작업을 종료하거나 S210 단계를 다시 진행한다.

S240 단계는 누수 알림 단계이다. 알림부(133)는 압력 기반 누수 검출부(131)에서 누수 발생 사실 또는 추정된 누수량을 전달받고, 시각적 수단이나 청각적 수단을 통해 누수 발생 사실이나 누수량에 대한 알람을 발생시키거나(예: 누수 검출 시스템(130)과 연결된 단말기를 통해 누수 경고 메시지를 표시하거나, 펌프 주변에 설치된 스피커를 통해 누수 발생 사실을 알리는 음성을 출력함), 펌프 누수 진단 시스템(100)의 사용자 단말기에 이메일(e-mail) 또는 문자 메시지를 발송하여 사용자가 누수 발생 사실 또는 누수량을 파악할 수 있도록 한다. 그리고 펌프 누수 진단 시스템(100)은 압력 기반 누수 검출 작업을 종료하거나 일정 시간이 경과한 후에 S210 단계를 다시 진행할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 기반 펌프 누수 검출 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 기반 펌프 누수 검출 방법은 S310 단계 내지 S360 단계를 포함한다. 이하, 펌프 누수 진단 시스템(100)에 의해 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 기반 펌프 누수 검출 방법이 수행되는 것으로 가정하고, 압력 기반 누수 감지기(110)의 누수액 수집부(112)의 내부 표면에는 수변 잉크가 도포되어 있어서, 펌프(10)에 누수가 발생하는 경우 누수액 수집부(112)의 전부 또는 일부의 색상이 변하는 것으로 전제하고 각 단계에 대하여 설명한다.

S310 단계는 이미지 획득 단계이다. 비전 센서(120)는 누수액 수집부(112)가 포함된 이미지를 누수 검출 시스템(130)의 이미지 기반 누수 검출부(132)에 전송한다. 이미지 기반 누수 검출부(132)는 누수액 수집부(112)가 포함된 이미지를 수신(획득)하고, 필요 시 내부 저장소에 저장한다.

S320 단계는 마스크 적용 단계이다. 이미지 기반 누수 검출부(132)는 마스크를 통해 S310 단계에서 획득한 이미지에서 수변 잉크 변색 영역을 검출한다. 즉, 이미지 기반 누수 검출부(132)는 이미지 마스킹 기법을 이용하여 상기 획득한 이미지에서 수변 잉크가 도포된 영역(수변 잉크 색상 영역)을 검출하고, 수변 잉크 색상 영역 중에서 변색 영역만을 검출한다.

S330 단계는 필터 적용 단계이다. 이미지 기반 누수 검출부(132)는 필터를 통해 검출한 수변 잉크 색상 영역과 변색 영역의 이미지에 포함된 노이즈를 제거할 수 있다.

S340 단계는 누수액 수집부(112)의 변색 영역의 면적을 산출하는 단계이다. 이미지 기반 누수 검출부(132)는 S310 단계에서 획득한 이미지를 기초로 S320 단계에서 검출된 변색 영역의 면적을 산출한다.

S350 단계는 변색 영역의 면적이 면적 임계값을 초과하는지 판단하는 단계이다. 이미지 기반 누수 검출부(132)는 S340 단계에서 산출한 변색 영역의 면적을 기 설정된 면적 임계값과 비교하여 변색 영역의 면적이 면적 임계값을 초과하는지 판단한다. 이미지 기반 누수 검출부(132)는 만약 변색 영역의 면적이 면적 임계값을 초과하는 경우 펌프(10)에 누수가 발생한 것으로 판단하고 누수 발생 사실 또는 추정된 누수량을 알림부(133)에 전달하여 S360 단계가 수행되도록 한다. 반면 이미지 기반 누수 검출부(132)는 만약 변색 영역의 면적이 면적 임계값 이하일 경우, 펌프(10)에 누수가 발생하지 않은 것으로 판단한다. 펌프 누수 진단 시스템(100)은 펌프(10)에 누수가 발생하지 않은 것으로 판단된 경우 이미지 기반 누수 검출 작업을 종료하거나 S310 단계를 다시 진행한다.

S360 단계는 누수 알림 단계이다. 알림부(133)는 이미지 기반 누수 검출부(132)에서 누수 발생 사실 또는 추정된 누수량을 전달받고, 시각적 수단이나 청각적 수단을 통해 누수 발생 사실이나 누수량에 대한 알람을 발생시키거나, 펌프 누수 진단 시스템(100)의 사용자 단말기에 이메일(e-mail) 또는 문자 메시지를 발송하여 사용자가 누수 발생 사실 또는 누수량을 파악할 수 있도록 한다. 펌프 누수 진단 시스템(100)은 이미지 기반 누수 검출 작업을 종료하거나 일정 시간이 경과한 후에 S310 단계를 다시 진행할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 기반 펌프 누수 검출 방법 및 이미지 기반 펌프 누수 검출 방법이 통합된 펌프 누수 진단 방법에 대한 흐름도이다. 본 발명의 다른 면에 따라, 전술한 압력 기반 펌프 누수 검출 방법 및 이미지 기반 펌프 누수 검출 방법은 하나의 '펌프 누수 진단 방법'으로 통합될 수 있다. 즉, 펌프 누수 진단 시스템(100)은 압력 기반 펌프 누수 검출 방법과 이미지 기반 펌프 누수 검출 방법을 모두 사용하여, 압력 기반 누수 검출 결과와 이미지 기반 누수 검출 결과를 종합하여 펌프 누수 여부를 판단할 수 있다. 각 단계에 대한 내용은 앞서 설명한 내용과 동일하므로 각 단계에 대한 설명은 생략한다. 다만, 펌프 누수 진단 시스템(100)은 도 7에 도시한 바와 같이 1) 압력 데이터가 압력 임계값을 초과하는 경우 또는 2) 변색 영역의 면적이 면적 임계값을 초과하는 경우에 S240 단계(누수 알림 단계)를 수행할 수도 있고, 도 7에 도시되지는 않았으나 1)과 2) 조건이 모두 만족되는 경우에 S240 단계를 수행할 수도 있다.

전술한 압력 기반 펌프 누수 검출 방법, 이미지 기반 펌프 누수 검출 방법 및 펌프 누수 진단 방법은 도면에 제시된 흐름도를 참조로 하여 설명되었다. 간단히 설명하기 위하여 상기 방법은 일련의 블록들로 도시되고 설명되었으나, 본 발명은 상기 블록들의 순서에 한정되지 않고, 몇몇 블록들은 다른 블록들과 본 명세서에서 도시되고 기술된 것과 상이한 순서로 또는 동시에 일어날 수도 있으며, 동일한 또는 유사한 결과를 달성하는 다양한 다른 분기, 흐름 경로, 및 블록의 순서들이 구현될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 기술되는 방법의 구현을 위하여 도시된 모든 블록들이 요구되지 않을 수도 있다. 예를 들어, S220 단계 또는 S330 단계는 생략될 수 있다.

한편 도 5 내지 도 7을 참조한 설명에서, 각 단계는 본 발명의 구현예에 따라서, 추가적인 단계들로 더 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계 간의 순서가 변경될 수도 있다. 아울러, 기타 생략된 내용이라 하더라도 도 2 내지 도 4의 내용은 도 5 내지 도 7의 내용에 적용될 수 있다. 또한, 도 5 내지 도 7의 내용은 도 2 내지 도 4의 내용에 적용될 수 있다.

본 발명의 실시예의 누수 검출 시스템(130)에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 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.

10: 펌프
11: 메커니컬 씰
100: 펌프 누수 진단 시스템
110: 압력 기반 누수 감지기
111: 고정부
112: 누수액 수집부
113: 압력 센서
120: 비전 센서
130: 누수 검출 시스템
131: 압력 기반 누수 검출부
132: 이미지 기반 누수 검출부
133: 알림부

Claims (8)

1. 고정부, 누수액 수집부 및 압력 센서를 포함하며, 상기 고정부에 의해 펌프에 고정되고, 상기 누수액 수집부를 통해 상기 펌프의 누수액을 수집하며, 상기 압력 센서를 이용해 상기 누수액에 의한 압력을 측정하여 압력 데이터를 생성하는 압력 기반 누수 감지기; 및
   상기 압력 데이터가 기 설정된 압력 임계값을 초과하는지 판단하고, 상기 압력 데이터가 상기 압력 임계값을 초과하는 경우 상기 펌프에 누수가 발생한 것으로 판단하는 누수 검출 시스템;
   을 포함하는 펌프 누수 진단 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 누수액 수집부는,
   상기 누수액 수집부의 표면에 수변 잉크(hydrochromic ink)층(層)이 형성된 것이고,
   상기 수변 잉크층은,
   상기 누수액과 접촉하는 경우, 상기 누수액과 접촉되는 면의 색상이 변하여 변색 영역을 형성하는 것
   인 펌프 누수 진단 시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 누수액 수집부의 이미지 데이터를 생성하는 비전 센서를 더 포함하고,
   상기 누수 검출 시스템은,
   상기 이미지 데이터를 기초로 상기 펌프의 누수 발생 여부를 판단하는 것
   인 펌프 누수 진단 시스템.
4. 제1항 및 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 누수 검출 시스템은, 상기 펌프에 누수가 발생한 것으로 판단한 경우, 시각적 수단 및 청각적 수단 중 어느 하나 또는 이들의 조합된 수단을 이용하여 누수 발생 사실에 대한 알람을 발생시키는 것
   인 펌프 누수 진단 시스템.
   
5. 누수액 수집부를 통해 펌프의 누수액을 수집하며, 압력 센서를 이용해 상기 누수액에 의한 압력을 측정하여 압력 데이터를 획득하는 단계;
   상기 압력 데이터가 기 설정된 압력 임계값을 초과하는지 판단하는 단계; 및
   상기 압력 데이터가 상기 압력 임계값을 초과하는 경우, 상기 펌프에 누수가 발생한 것으로 판단하여, 시각적 수단 및 청각적 수단 중 어느 하나 또는 이들의 조합된 수단을 이용하여 누수 발생 사실에 대한 알람을 발생시키는 단계;
   를 포함하는 펌프 누수 진단 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 압력 데이터를 획득하는 단계 이후에,
   상기 압력 데이터에 필터를 적용하여 상기 압력 데이터에서 센서 노이즈를 제거하는 단계를 더 포함하는 펌프 누수 진단 방법.
7. 제5항에 있어서, 상기 압력 데이터를 획득하는 단계 이후에,
   상기 누수액 수집부의 하중 데이터를 기초로 상기 압력 데이터를 보상하는 단계를 더 포함하는 펌프 누수 진단 방법.
8. 제5항에 있어서, 상기 알람을 발생시키는 단계는,
   상기 압력 데이터가 상기 압력 임계값을 초과하는 경우, 상기 펌프에 누수가 발생한 것으로 판단하여, 사용자 단말기에 이메일 및 메시지 중 어느 하나 또는 이들의 조합을 발송하는 작업을 추가적으로 수행하는 것
   인 펌프 누수 진단 방법.
   
   
   

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