KR20240105351A - Smart Safety Management System Including a Vibration Sensor - Google Patents
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Abstract
스마트 안전관리 시스템이 개시된다. 상기 스마트 안전관리 시스템은 소리 및 진동이 발생되면서 기계적으로 구동되는 장비에 인접하게 설치되어 상기 장비의 구동에 대한 소리를 수집하는 빔포밍구현부; 상기 장비에 인접하게 설치되어 상기 장비의 온도변화를 감시하는 온도변화감시부; 및상기 빔포밍구현부에 수집되는 소리의 주파수를 분석하고, 상기 온도변화감시부로부터 입력되는 온도 정보를 분석하여, 소리의 주파수의 신호가 이상 대역의 주파수의 신호이거나 온도 정보가 미리 설정된 위험온도값 이상인 경우 경보신호를 출력하는 데이터분석부를 포함하는 것을 특징으로 한다.A smart safety management system is launched. The smart safety management system includes a beamforming implementation unit installed adjacent to mechanically driven equipment while generating sound and vibration to collect sounds related to the operation of the equipment; A temperature change monitoring unit installed adjacent to the equipment to monitor temperature changes in the equipment; and analyzing the frequency of the sound collected by the beamforming implementation unit, and analyzing the temperature information input from the temperature change monitoring unit, so that the signal of the sound frequency is a signal of a frequency in an abnormal band or a dangerous temperature for which the temperature information is preset. It is characterized by including a data analysis unit that outputs an alarm signal when the value is higher.
Description
본 발명은 스마트 안전관리 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기계적으로 구동되는 장비의 고장유무를 판단하여 장비 고장에 대한 정확한 판단 및 작업자의 안전사고를 방지하기 위한 스마트 안전관리 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a smart safety management system, and more specifically, to a smart safety management system for accurately determining equipment failure and preventing safety accidents for workers by determining whether mechanically driven equipment is broken.
일반적으로 컨베이어벨트는 야드에 야적된 원료 석탄을 목적된 장치나 설비로 적재 운반 또는 저장하는 장치로, 구동모터에서 동력을 받아 감속기와 헤드 풀리로 연결되는 구동부와 헤드 슈트, 이송구간을 결정하는 테일부와 테일 슈트, 컨베이어벨트의 장력을 일정하게 유지해 주는 장력장치와 벨트 및 캐리어롤러로 구성된다.In general, a conveyor belt is a device that loads, transports, or stores raw coal stored in a yard to the intended device or facility. It receives power from a drive motor and is a device that determines the drive section and head chute connected to the reducer and head pulley, and the transfer section. It consists of a tension device that maintains the tension of the part, tail chute, and conveyor belt constant, as well as a belt and carrier roller.
상기와 같은 컨베이어벨트는 테일부에 설치된 낙탄 방지판 상부에 비산되어지는 낙탄이나 벨트 배면에서 떨어진 탄이 누적되어 테일 풀리와 프레임 스탠드 또는, 캐리어 롤러와 벨트 간의 연속적인 마찰로 발열이 있고, 이때, 캐리어 롤러와 벨트 간의 마찰에 의해 화재가 빈번하게 발생하여 생산설비가 훼손되고, 양산성이 하락되며, 대형 컨베이어벨트의 경우에는 화재를 포함한 각종 사고의 발생지역을 감지하기도 어려워서 실시간 대처가 어려운 문제가 있었다.In the conveyor belt as described above, the bullets scattered on the upper part of the anti-carriage plate installed on the tail or the bullets that fall from the back of the belt accumulate, and heat is generated due to continuous friction between the tail pulley and the frame stand or the carrier roller and the belt. At this time, Fires frequently occur due to friction between the carrier roller and the belt, damaging production facilities and reducing mass productivity. In the case of large conveyor belts, it is difficult to detect the area where various accidents, including fires, occur, making real-time response difficult. there was.
따라서, 넓은 지역에 걸쳐 설치되는 컨베이어벨트와 같은 장비에 대한 고장유무를 판단하는 시스템이 요구된다.Therefore, a system for determining whether there is a breakdown in equipment such as a conveyor belt installed over a wide area is required.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 장비의 고장유무 판단에 대한 정확성 및 신뢰성이 향상되고, 안전사고의 미연의 방지 및 신속대응이 가능하도록 한 스마트 안전관리 시스템을 제공하는데 있다.Therefore, the problem that the present invention aims to solve is to provide a smart safety management system that improves the accuracy and reliability of determining whether equipment is malfunctioning, prevents safety accidents, and enables rapid response.
본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 안전관리 시스템은 소리 및 진동이 발생되면서 기계적으로 구동되는 장비에 인접하게 설치되어 상기 장비의 구동에 대한 소리를 수집하는 빔포밍구현부; 상기 장비에 인접하게 설치되어 상기 장비의 온도변화를 감시하는 온도변화감시부; 및상기 빔포밍구현부에 수집되는 소리의 주파수를 분석하고, 상기 온도변화감시부로부터 입력되는 온도 정보를 분석하여, 소리의 주파수의 신호가 이상 대역의 주파수의 신호이거나 온도 정보가 미리 설정된 위험온도값 이상인 경우 경보신호를 출력하는 데이터분석부를 포함하는 것을 특징으로 한다.A smart safety management system according to an embodiment of the present invention includes a beamforming implementation unit that is installed adjacent to mechanically driven equipment while generating sound and vibration and collects sounds regarding the operation of the equipment; A temperature change monitoring unit installed adjacent to the equipment to monitor temperature changes in the equipment; and analyzing the frequency of the sound collected by the beamforming implementation unit, and analyzing the temperature information input from the temperature change monitoring unit, so that the signal of the sound frequency is a signal of a frequency in an abnormal band or a dangerous temperature for which the temperature information is preset. It is characterized by including a data analysis unit that outputs an alarm signal when the value is higher.
일 실시예에 있어서, 상기 데이터분석부는, 상기 빔포밍구현부에 수집되는 소리의 주파수의 신호를 수집하는 신호처리부; 및 상기 신호처리부로부터 입력되는 주파수의 신호를 분석하여 평상시와 다른 대역의 주파수의 신호가 감지되면 상기 경보신호를 출력하는 신호분석부를 포함할 수 있다.In one embodiment, the data analysis unit includes a signal processing unit that collects a signal of the sound frequency collected by the beamforming implementation unit; And it may include a signal analysis unit that analyzes the signal of the frequency input from the signal processing unit and outputs the alarm signal when a signal of a frequency band different from usual is detected.
일 실시예에 있어서, 상기 장비의 일측에 설치되어 상기 장비의 진동을 측정하는 진동센서를 더 포함하고, 상기 신호분석부는 상기 진동센서를 통해 측정되는 상기 장비의 진동에 따른 주파수의 신호를 분석하여 평상시와 다른 대역의 주파수의 신호가 감지되면 상기 경보신호를 출력할 수 있다.In one embodiment, it further includes a vibration sensor installed on one side of the equipment to measure vibration of the equipment, and the signal analysis unit analyzes a signal of the frequency according to the vibration of the equipment measured through the vibration sensor. When a signal of a frequency different from the usual frequency is detected, the above alarm signal can be output.
일 실시예에 있어서, 상기 신호분석부는 음질분석을 위해 미리 설정된 정상음질수치를 기준으로 상기 빔포밍구현부로 입력되는 소리의 음질을 분석하는 것을 더 포함하고, 상기 신호분석부는 상기 빔포밍구현부로 입력되는 소리의 음질이 상기 정상음질수치를 벗어나는 경우 상기 경보신호를 출력할 수 있다.In one embodiment, the signal analysis unit further includes analyzing the sound quality of the sound input to the beamforming implementation unit based on a normal sound quality value preset for sound quality analysis, and the signal analysis unit inputs the sound to the beamforming implementation unit. If the sound quality of the sound is outside the normal sound quality level, the alarm signal can be output.
일 실시예에 있어서, 상기 정상음질수치는 정상소음값 및 상기 정상소음값보다 일정 수치 증가한 이상소음값 사이의 소음값들을 포함하고, 상기 신호분석부는 상기 이상소음값 이상인 경우 상기 경보신호를 출력할 수 있다.In one embodiment, the normal sound quality level includes noise values between a normal noise value and an abnormal noise value that is a certain amount higher than the normal noise value, and the signal analysis unit outputs the alarm signal when the abnormal noise value is higher than the normal noise value. You can.
일 실시예에 있어서, 상기 신호분석부는 상기 빔포밍구현부로 입력되는 소리의 샤프니스(Sharpness), 러프니스(Roughness), 라우드니스(Loudness)를 추가로 분석할 수 있다.In one embodiment, the signal analysis unit may further analyze the sharpness, roughness, and loudness of the sound input to the beamforming implementation unit.
일 실시예에 있어서, 상기 빔포밍구현부는 아날로그 빔포밍(Analog Beamforming), 디지털 빔포밍(Digital Beamforming), 하이브리드 빔포밍(Hybrid Beamforming) 중 어느 하나의 빔포밍을 구현하도록 구성될 수 있다.In one embodiment, the beamforming implementation unit may be configured to implement any one of analog beamforming, digital beamforming, and hybrid beamforming.
일 실시예에 있어서, 상기 장비는 모터에 의해 구동되는 컨베이어벨트이고,In one embodiment, the equipment is a conveyor belt driven by a motor,
상기 빔포밍구현부는 상기 컨베이어벨트의 상부에 상기 컨베이어벨트의 길이방향을 따라 배열되어 상기 컨베이어벨트의 구동에 대한 소리를 수집하는 다수의 마이크로폰을 포함하고, 상기 온도변화 감시부는 상기 컨베이어벨트의 일측에서 상기 컨베이어벨트의 길이방향을 따라 배열되어 상기 컨베이어벨트, 상기 모터 및 작업자의 열화상 이미지 또는 영상을 획득하는 다수의 열화상카메라를 포함할 수 있다.The beamforming implementation unit includes a plurality of microphones arranged along the longitudinal direction of the conveyor belt at the top of the conveyor belt to collect sounds about the driving of the conveyor belt, and the temperature change monitoring unit is located on one side of the conveyor belt. It may include a plurality of thermal imaging cameras arranged along the longitudinal direction of the conveyor belt to acquire thermal images or images of the conveyor belt, the motor, and the worker.
일 실시예에 있어서, 상기 신호분석부는 상기 빔포밍구현부 및 상기 진동센서로부터 입력되는 주파수의 신호, 상기 온도변화 감시부로부터 입력되는 온도 정보를 분석하여 상기 컨베이어벨트 또는 상기 모터의 작동 이상이 발생된 것으로 판단된 후, 상기 다수의 열화상카메라로부터 획득되는 이미지 또는 영상을 통해 상기 작업자의 동선을 판단하여 상기 작업자가 상기 컨베이어벨트 또는 상기 모터로 접근하는 경우 상기 경보신호를 출력하도록 구성될 수 있다.In one embodiment, the signal analysis unit analyzes the signal of the frequency input from the beamforming implementation unit and the vibration sensor, and the temperature information input from the temperature change monitoring unit to determine whether an operation abnormality of the conveyor belt or the motor occurs. After it is determined that the worker's movement line is determined through images or videos obtained from the plurality of thermal imaging cameras, the warning signal can be output when the worker approaches the conveyor belt or the motor. .
일 실시예에 있어서, 상기 진동센서는 상기 모터 상에 장착될 수 있다.In one embodiment, the vibration sensor may be mounted on the motor.
본 발명에 따른 스마트 안전관리 시스템에 의하면, 소리의 주파수의 분석, 장비 구동에 따른 진동의 주파수의 분석 및 온도변화 감시를 포함하는 다중의 고장유무 판단 데이터를 통해 장비의 고장유무를 판단하므로 장비의 고장유무 판단에 대한 정확성 및 신뢰성이 향상되고, 안전사고의 미연의 방지 및 신속대응이 가능한 이점이 있다.According to the smart safety management system according to the present invention, the presence or absence of a failure of the equipment is determined through multiple failure judgment data including analysis of the frequency of sound, analysis of the frequency of vibration according to the operation of the equipment, and monitoring of temperature changes. The accuracy and reliability of determining the presence or absence of a failure are improved, and there is an advantage in preventing safety accidents and enabling rapid response.
또한, 넓은 지역에 걸쳐 설치된 장비의 고장유무에 대한 판단이 가능한 이점이 있다.Additionally, there is the advantage of being able to determine whether equipment installed over a wide area is malfunctioning.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 안전관리 시스템의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 안전관리 시스템의 구현예를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호분석부에서 주파수 및 음질분석의 예시화면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 안전관리 시스템의 신호분석부에서의 주파수 및 샤프니스 분석을 통해 이상신호를 감지한 예시화면을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 안전관리 시스템의 신호분석부에서의 음질분석을 통해 정상소음과 이상소음의 미세 차이별 알람수준을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 안전관리 시스템의 열화상카메라를 통해 얻은 이미지를 예시하는 도면이다.Figure 1 is a block diagram for explaining the configuration of a smart safety management system according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a diagram showing an implementation example of a smart safety management system according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is an example screen of frequency and sound quality analysis in the signal analysis unit according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a diagram showing an example screen in which an abnormal signal is detected through frequency and sharpness analysis in the signal analysis unit of the smart safety management system according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a diagram showing the alarm level for each subtle difference between normal noise and abnormal noise through sound quality analysis in the signal analysis unit of the smart safety management system according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a diagram illustrating an image obtained through a thermal imaging camera of a smart safety management system according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 스마트 안전관리 시스템에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. Hereinafter, a smart safety management system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. Since the present invention can be subject to various changes and can have various forms, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to a specific disclosed form, and should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention. While describing each drawing, similar reference numerals are used for similar components. In the attached drawings, the dimensions of the structures are enlarged from the actual size for clarity of the present invention.
제1, 제2 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 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. Terms such as first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first component may be named a second component without departing from the scope of the present invention, and similarly, the second component may also be named a first component.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 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 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in this application are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
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 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as generally understood by a person of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains. Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal sense unless explicitly defined in the present application. No.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 안전관리 시스템의 구성을 설명하기 위한 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 안전관리 시스템의 구현예를 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호분석부에서 주파수 및 음질분석의 예시화면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 안전관리 시스템의 신호분석부에서의 주파수 및 샤프니스 분석을 통해 이상신호를 감지한 예시화면을 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 안전관리 시스템의 신호분석부에서의 음질분석을 통해 정상소음과 이상소음의 미세 차이별 알람수준을 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 안전관리 시스템의 열화상카메라를 통해 얻은 이미지를 예시하는 도면이다.Figure 1 is a block diagram for explaining the configuration of a smart safety management system according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a diagram showing an implementation example of a smart safety management system according to an embodiment of the present invention, and Figure 3 is an example screen of frequency and sound quality analysis in the signal analysis unit according to an embodiment of the present invention, and Figure 4 shows abnormalities through frequency and sharpness analysis in the signal analysis unit of the smart safety management system according to an embodiment of the present invention. It is a diagram showing an example screen that detects a signal, and Figure 5 is a diagram showing the alarm level for each subtle difference between normal noise and abnormal noise through sound quality analysis in the signal analysis unit of the smart safety management system according to an embodiment of the present invention. 6 is a diagram illustrating an image obtained through a thermal imaging camera of a smart safety management system according to an embodiment of the present invention.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 안전관리 시스템은 빔포밍구현부(110), 온도변화 감시부(120) 및 데이터분석부(130)를 포함할 수 있다.Referring to Figures 1 and 2, the smart safety management system according to an embodiment of the present invention may include a beamforming implementation unit 110, a temperature change monitoring unit 120, and a data analysis unit 130.
빔포밍구현부(110)는 소리 및 진동이 발생되면서 기계적으로 구동되는 장비에 인접하게 설치되어 상기 장비의 구동에 대한 소리를 수집할 수 있다. 빔포밍구현부는 아날로그 빔포밍(Analog Beamforming), 디지털 빔포밍(Digital Beamforming), 하이브리드 빔포밍(Hybrid Beamforming) 중 어느 하나의 빔포밍을 구현하도록 구성될 수 있다.The beamforming implementation unit 110 may be installed adjacent to mechanically driven equipment while generating sound and vibration to collect sounds related to the operation of the equipment. The beamforming implementation unit may be configured to implement any one of analog beamforming, digital beamforming, and hybrid beamforming.
일 실시예로, 기계적으로 구동되는 장비는 모터(20)에 의해 구동되는 컨베이어벨트(10)일 수 있고, 빔포밍구현부(110)는 컨베이어벨트(10)의 상부에 컨베이어벨트(10)의 길이방향을 따라 배열되어 컨베이어벨트(10)의 구동에 대한 소리를 수집하는 다수의 마이크로폰(111)을 포함할 수 있다. 일 예로, 다수의 마이크로폰(111)은 도 2에 도시한 바와 같이, 컨베이어벨트(10)의 전장 200m 당 컨베이어벨트(10)의 상부에 설치된 지지대(30)에 일정한 간격, 예를 들어 5~10m 간격으로 배치될 수 있다.In one embodiment, the mechanically driven equipment may be a conveyor belt 10 driven by a motor 20, and the beam forming implementation unit 110 is located on the upper part of the conveyor belt 10. It may include a plurality of microphones 111 arranged along the longitudinal direction to collect sounds related to the driving of the conveyor belt 10. For example, as shown in FIG. 2, a plurality of microphones 111 are installed at regular intervals, for example, 5 to 10 m, on the support 30 installed on the upper part of the conveyor belt 10 per 200 m of the total length of the conveyor belt 10. Can be placed at intervals.
온도변화 감시부(120)는 장비에 인접하게 설치되어 장비의 온도변화를 감시할 수 있다. The temperature change monitoring unit 120 is installed adjacent to the equipment and can monitor temperature changes in the equipment.
일 실시예로, 온도변화 감시부(120)는 컨베이어벨트(10)의 일측에서 컨베이어벨트(10)의 길이방향을 따라 배열되어 컨베이어벨트(10), 모터(20) 및 작업자의 열화상 이미지 또는 영상을 획득하는 다수의 열화상카메라(121)를 포함할 수 있다. In one embodiment, the temperature change monitoring unit 120 is arranged along the longitudinal direction of the conveyor belt 10 on one side of the conveyor belt 10 and displays thermal image images or images of the conveyor belt 10, the motor 20, and the worker. It may include a plurality of thermal imaging cameras 121 that acquire images.
다수의 열화상카메라(121)는 일정간격, 예를 들어 15~20m 간격으로 배열되어 컨베이어벨트(10), 모터(20) 및 작업자를 대향하도록, 컨베이어벨트(10)로부터 4~6m 이격되어 배치될 수 있다.A plurality of thermal imaging cameras 121 are arranged at regular intervals, for example, at 15 to 20 m intervals, and are arranged at a distance of 4 to 6 m from the conveyor belt 10 to face the conveyor belt 10, the motor 20, and the worker. It can be.
다수의 열화상카메라(121)는 장비의 고장 발생 초기 단계시 소리보다 열이 먼저 발생하는 경우 마이크로폰(111)의 기능을 보완할 수 있다. 또한, 모터(20)의 베어링의 고장이 발생하는 경우 마찰에 의해 온도가 점점 높아지는 부분을 감시하여 특정할 수 있다. 이에 따라, 마이크로폰(111)과 함께 설치시 베어링의 이상 소음과 마찰열 증가 현상을 교차 확인하여 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 화재 발생시 열화상카메라(121)를 통해 60℃ 이상의 높은 온도를 감지 및 판단하여 화재 발생 알람을 위한 온도 정보를 제공할 수도 잇다. 이를 위해, 탐지거리 180m(각 61°), 330m(각 35°) 이상의 사양으로 구비될 수 있다.A plurality of thermal imaging cameras 121 can supplement the function of the microphone 111 when heat is generated before sound at the initial stage of equipment failure. Additionally, if a bearing failure of the motor 20 occurs, the part where the temperature gradually increases due to friction can be monitored and identified. Accordingly, when installed together with the microphone 111, abnormal noise and increased frictional heat of the bearing can be cross-checked to improve measurement precision. In addition, in the event of a fire, the thermal imaging camera 121 can detect and determine a temperature higher than 60°C and provide temperature information for a fire alarm. For this purpose, it can be equipped with a detection range of 180m (angle 61°), 330m (angle 35°) or more.
데이터분석부(130)는 빔포밍구현부(110)에 수집되는 소리의 주파수를 분석하고, 온도변화 감시부(120)로부터 입력되는 온도 정보를 분석하여, 소리의 주파수의 신호가 이상 대역의 주파수의 신호이거나 온도 정보가 미리 설정된 위험온도값 이상인 경우 경보신호를 출력하도록 구성될 수 있다.The data analysis unit 130 analyzes the frequency of the sound collected by the beamforming implementation unit 110 and analyzes the temperature information input from the temperature change monitoring unit 120, so that the signal of the sound frequency is a frequency in the abnormal band. It can be configured to output an alarm signal if it is a signal of or if the temperature information is above a preset dangerous temperature value.
일 실시예로, 데이터분석부(130)는 신호처리부(131) 및 신호분석부(132)를 포함할 수 있다.In one embodiment, the data analysis unit 130 may include a signal processing unit 131 and a signal analysis unit 132.
신호처리부(131)는 빔포밍구현부(110)에 수집되는 소리의 주파수의 신호를 수집할 수 있다. 일 예로, 신호처리부(131)는 필터링부(1311), 신호증폭기(1312), 신호처리기(1313)를 포함할 수 있다.The signal processing unit 131 may collect signals of the sound frequency collected by the beamforming implementation unit 110. As an example, the signal processing unit 131 may include a filtering unit 1311, a signal amplifier 1312, and a signal processor 1313.
필터링부(1311)는 빔포밍구현부(110)에 수집되는 소리의 주파수의 신호 중 불필요한 주파수의 신호를 필터링할 수 있다. 예를 들어, 필터링부(1311)는 100Hz 이하의 저주파수 대역의 주파수의 신호를 필터링 하도록 구성될 수 있다.The filtering unit 1311 may filter signals of unnecessary frequencies among the sound frequency signals collected by the beamforming implementation unit 110. For example, the filtering unit 1311 may be configured to filter signals in a low frequency band of 100 Hz or less.
신호증폭기(1312)는 상기 필터링부(1311)에서 필터링되어 입력되는 주파수의 신호를 증폭시킬 수 있다.The signal amplifier 1312 may amplify the signal of the input frequency filtered by the filtering unit 1311.
상기 신호처리부(131)는 상기 신호증폭기(1312)에서 증폭된 주파수의 신호를 손실 없이 신호분석부(132)로 출력하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 신호처리부(131)는 DAU(data acquisition unit)로 구성될 수 있다.The signal processing unit 131 may be configured to output the signal of the frequency amplified by the signal amplifier 1312 to the signal analysis unit 132 without loss. For example, the signal processing unit 131 may be configured as a data acquisition unit (DAU).
신호분석부(132)는 상기 신호처리부(131)로부터 입력되는 주파수의 신호를 분석하여 평상시와 다른 대역의 주파수의 신호가 감지되면 경보신호를 출력하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 신호분석부(132)는 소리의 주파수, 음질, 소음 등을 분석 및 판단할 수 있는 소프트웨어와 메모리부를 갖는 PC로 구성될 수 있다. 상기 소프트웨어는 도 3에 도시된 바와 같이 신호분석에 대해 시각화할 수 있다.The signal analysis unit 132 may be configured to analyze a signal of a frequency input from the signal processing unit 131 and output an alarm signal when a signal of a frequency band different from usual is detected. For example, the signal analysis unit 132 may be composed of a PC having a memory unit and software that can analyze and determine the frequency, sound quality, noise, etc. of the sound. The software provides visualization for signal analysis as shown in Figure 3.
또한, 신호분석부(132)는 빔포밍구현부(110) 및 진동센서(140)로부터 입력되는 주파수의 신호, 온도변화 감시부(120)로부터 입력되는 온도 정보를 분석하여 컨베이어벨트(10) 또는 모터(20)의 작동 이상이 발생된 것을 판단된 후, 다수의 열화상카메라(121)로부터 획득되는 이미지 또는 영상을 통해 작업자의 동선을 판단하여 작업자가 컨베이어벨트(10) 또는 모터(20)로 접근하는 경우 경보신호를 출력하도록 구성될 수 있다.In addition, the signal analysis unit 132 analyzes the frequency signal input from the beamforming implementation unit 110 and the vibration sensor 140 and the temperature information input from the temperature change monitoring unit 120 to determine the conveyor belt 10 or After it is determined that an operation abnormality of the motor 20 has occurred, the worker's movement line is determined through images or videos acquired from a plurality of thermal imaging cameras 121, and the worker moves to the conveyor belt 10 or the motor 20. It can be configured to output an alarm signal when approaching.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 안전관리 시스템은 장비의 일측에 설치되어 장비의 진동을 측정하는 진동센서(140)를 더 포함하고, 신호분석부(132)는 진동센서(140)를 통해 측정되는 장비의 진동에 따른 주파수의 신호를 분석하여 평상시와 다른 대역의 주파수의 신호가 감지되면 경보신호를 출력하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 진동센서(140)는 컨베이어벨트(10)를 구동시키는 모터(20) 상에 장착될 수 있다.Meanwhile, the smart safety management system according to an embodiment of the present invention further includes a vibration sensor 140 installed on one side of the equipment to measure vibration of the equipment, and the signal analysis unit 132 uses the vibration sensor 140. It can be configured to analyze the signal of the frequency according to the vibration of the equipment measured through the device and output an alarm signal when a signal of a different frequency band than usual is detected. For example, the vibration sensor 140 may be mounted on the motor 20 that drives the conveyor belt 10.
이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 안전관리 시스템은 넓은 지역에 걸쳐 배치된 장비의 고장진단 및 안전사고를 미연에 방지할 수 있다.The smart safety management system according to an embodiment of the present invention can diagnose failures and prevent safety accidents in equipment deployed over a wide area.
예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 컨베이어벨트(10)가 긴 구간에 걸쳐 설치되는 현장에서 컨베이어벨트(10) 및 모터(20)의 고장유무를 확인할 수 있다.For example, as shown in FIG. 2, it is possible to check whether the conveyor belt 10 and the motor 20 are malfunctioning at a site where the conveyor belt 10 is installed over a long section.
이러한 경우, 현장에서 컨베이어벨트(10) 및 모터(20)의 기계적인 구동에 따른 기계음이 발생되며, 그 기계음의 소리는 빔포밍구현부(110)의 다수의 마이크로폰(111)에 수집되고, 모터(20)의 구동에 대한 진동은 진동센서(140)에 의해 측정된다.In this case, mechanical sound is generated in the field due to the mechanical driving of the conveyor belt 10 and the motor 20, and the sound of the mechanical sound is collected by the plurality of microphones 111 of the beam forming implementation unit 110, and the motor Vibration for driving of (20) is measured by the vibration sensor (140).
다수의 마이크로폰(111)에 수집되는 소리와 진동센서(140)에 의해 측정되는 진동에 대한 정보를 바탕으로 데이터분석부(130)는 장비의 고장 유무를 판단할 수 있다. 즉, 데이터분석부(130)의 신호분석부(132)는 다수의 마이크로폰(111)에 수집되는 소리의 주파수의 신호 및 진동센서(140)에 의해 측정되는 진동의 주파수의 신호를 분석하여 장비의 고장 유무를 판단할 수 있다.Based on the sound collected by the plurality of microphones 111 and information about vibration measured by the vibration sensor 140, the data analysis unit 130 can determine whether the equipment is broken. That is, the signal analysis unit 132 of the data analysis unit 130 analyzes the sound frequency signal collected by the plurality of microphones 111 and the vibration frequency signal measured by the vibration sensor 140 to determine the equipment The presence or absence of a malfunction can be determined.
예를 들어, 컨베이어벨트(10)의 경우 고장시 1~4kHz 주파수 대역의 평상시와 다른 비정상 소리가 발생될 수 있고, 이러한 경우, 1~4kHz 주파수의 비정상 신호가 다수의 마이크로폰(111)으로 입력된 후 신호분석부(132)가 그 비정상 신호를 감지하면 신호분석부(132)는 컨베이어벨트(10)에 이상이 생긴 것으로 판단하여 경보신호를 현장에 송출하여 작업자의 접근을 방지할 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이 비정상 신호가 입력된 경우 경보신호를 송출할 수 있다.For example, in the case of the conveyor belt 10, when it breaks down, an abnormal sound different from usual in the 1 to 4 kHz frequency band may be generated. In this case, an abnormal signal with a frequency of 1 to 4 kHz is input to the plurality of microphones 111. After the signal analysis unit 132 detects the abnormal signal, the signal analysis unit 132 determines that something is wrong with the conveyor belt 10 and transmits an alarm signal to the site to prevent workers from accessing it. For example, as shown in FIG. 4, when an abnormal signal is input, an alarm signal can be transmitted.
한편, 다수의 마이크로폰(111)에 수집된 소리의 분석과 함께 모터(20)에 장착된 진동센서(140)에서 측정되는 모터(20) 진동에 따른 주파수의 신호를 신호분석부(132)가 분석하며, 다수의 마이크로폰(111)에 수집된 소리의 주파수의 신호에 이상이 없더라도 모터(20)의 진동에 따른 주파수의 신호를 분석하여 평상시와 다른 대역의 주파수의 신호가 감지되면 경보신호를 송출하여 작업자의 접근을 방지할 수 있다.Meanwhile, the signal analysis unit 132 analyzes the signal of the frequency according to the vibration of the motor 20 measured by the vibration sensor 140 mounted on the motor 20 along with the analysis of the sound collected by the plurality of microphones 111. Even if there is no abnormality in the signal of the sound frequency collected by the plurality of microphones 111, the frequency signal according to the vibration of the motor 20 is analyzed, and if a signal of a frequency band different from the usual is detected, an alarm signal is transmitted. Workers' access can be prevented.
한편, 다수의 마이크로폰(111)에 수집된 소리의 주파수의 신호에 대한 분석 및 진동센서(140)에 의한 진동의 주파수의 신호에 대한 분석이 진행되는 것과 더불어 온도변화 감시부(120)에서 컨베이어벨트(10) 및 모터(20)의 온도변화를 감시한다.Meanwhile, analysis of the sound frequency signal collected by the plurality of microphones 111 and the vibration frequency signal by the vibration sensor 140 are conducted, and the conveyor belt is monitored in the temperature change monitoring unit 120. Monitor temperature changes in (10) and motor (20).
예를 들어, 앞서 언급한 바와 같이, 모터(20)의 베어링의 고장 발생 시 마찰에 의해 온도가 점점 높아지는 부분을 감시하여 특정하여 획득된 이미지 또는 영상을 신호분석부(132)로 전달하여, 신호분석부(132)가 경보신호를 발생시킬 수 있다.For example, as mentioned above, when a bearing failure of the motor 20 occurs, the part where the temperature gradually increases due to friction is monitored and the acquired image or video is transmitted to the signal analysis unit 132, thereby transmitting the signal. The analysis unit 132 may generate an alarm signal.
한편, 신호분석부(132)는 컨베이어벨트(10) 또는 모터(20)의 작동 이상이 발생된 것으로 판단된 후, 도 6에 나타낸 바와 같이, 다수의 열화상카메라로부터 획득되는 이미지 또는 영상을 통해 상기 작업자의 동선을 판단하여, 상기 작업자가 상기 컨베이어벨트 또는 상기 모터로 접근하는 경우 상기 경보신호를 출력하도록 하여, 작업자의 안전사고 위험을 미연에 방지할 수 있다.Meanwhile, after the signal analysis unit 132 determines that an operation abnormality of the conveyor belt 10 or the motor 20 has occurred, as shown in FIG. 6, the signal analysis unit 132 analyzes the By determining the worker's movement line and outputting the warning signal when the worker approaches the conveyor belt or the motor, the risk of a worker's safety accident can be prevented in advance.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 안전 관리 시스템의 신호분석부(132)는 음질분석을 위해 미리 설정된 정상음질수치를 기준으로 상기 빔포밍구현부로 입력되는 소리의 음질을 분석하는 것을 더 포함할 수 있고, 빔포밍구현부(110)로 입력되는 소리의 음질이 정상음질수치를 벗어나는 경우 경보신호를 출력하도록 구성될 수 있다.Meanwhile, the signal analysis unit 132 of the smart safety management system according to an embodiment of the present invention further includes analyzing the sound quality of the sound input to the beamforming implementation unit based on a normal sound quality level preset for sound quality analysis. It can be configured to output an alarm signal when the sound quality of the sound input to the beamforming implementation unit 110 is outside the normal sound quality level.
일 실시예로, 정상음질수치는 정상소음값 및 상기 정상소음값보다 일정 수치 증가한 이상소음값 사이의 소음값들을 포함하고, 상기 신호분석부는 상기 이상소음값 이상인 경우 상기 경보신호를 출력할 수 있다.In one embodiment, the normal sound quality level includes noise values between a normal noise value and an abnormal noise value that is a certain amount higher than the normal noise value, and the signal analysis unit can output the alarm signal when the abnormal noise value is higher than the normal noise value. .
예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 컨베이어벨트(10)의 가동 중 평상시 소음(dB)를 Min으로 설정하고, 이상 소음을 Max로 설정한 후, 측정신호가 Max +10% 이상인 경우 경고수준으로 설정하고, 경고수준 +20% 이상일 경우 위험수준으로 설정하여, 분석결과 측정신호가 해당하는 등급에 따라 경보신호, 예를 들어, 경고 사이렌 등의 경보신호를 현장에 송출할 수 있다.For example, as shown in Figure 5, after the normal noise (dB) is set to Min and the abnormal noise is set to Max during operation of the conveyor belt 10, a warning is issued if the measurement signal is more than Max +10%. It is set to a level, and if it is more than the warning level +20%, it is set to a risk level, and an alarm signal, such as a warning siren, can be sent to the site according to the level to which the analysis result measurement signal corresponds.
또한, 소리의 음질 분석을 위해, 도 3에 도시된 바와 같이 신호분석부(132)는 빔포밍구현부(110)로 입력되는 소리의 샤프니스(Sharpness), 러프니스(Roughness), 라우드니스(Loudness)를 추가로 분석하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 2000Hz 주파수의 신호가 신호분석부(132)에 인가 시 1/3 Octave의 2000Hz 값이 상승하고, 샤프니스에서 12~15 Bark가 표시되는 형태로 음질의 분석이 구현될 수 있다.In addition, for sound quality analysis, as shown in FIG. 3, the signal analysis unit 132 analyzes the sharpness, roughness, and loudness of the sound input to the beamforming implementation unit 110. Can be configured to further analyze. For example, as shown in Figure 4, when a signal with a frequency of 2000 Hz is applied to the signal analysis unit 132, the 2000 Hz value of 1/3 Octave increases, and the sound quality is displayed in the form of 12 to 15 Bark in sharpness. Analysis can be implemented.
이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 안전관리 시스템에 따르면 소리의 주파수의 분석, 장비 구동에 따른 진동의 주파수의 분석 및 온도변화 감시를 포함하는 다중의 고장유무 판단 데이터를 통해 장비의 고장유무를 판단하므로 장비의 고장유무 판단에 대한 정확성 및 신뢰성이 향상되고, 안전사고의 미연의 방지 및 신속대응이 가능한 이점이 있다.According to the smart safety management system according to an embodiment of the present invention, the presence or absence of equipment failure is determined through multiple failure determination data including analysis of the frequency of sound, analysis of the frequency of vibration according to equipment operation, and monitoring of temperature changes. This has the advantage of improving the accuracy and reliability of determining whether equipment is malfunctioning, preventing safety accidents, and enabling rapid response.
또한, 넓은 지역에 걸쳐 설치된 장비의 고장유무에 대한 판단이 가능하다. 예를 들어, 컨베이벨트를 통해 석탄과 같은 원료를 운반하는 석탄운반라인 현장의 넓은 영역에 대한 장비의 고장유무 판단이 가능할 수 있다.In addition, it is possible to determine whether equipment installed over a wide area is malfunctioning. For example, it may be possible to determine whether equipment is malfunctioning in a wide area of a coal transport line site, which transports raw materials such as coal through a conveyor belt.
제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.The description of the presented embodiments is provided to enable any person skilled in the art to make or use the present invention. Various modifications to these embodiments will be apparent to those skilled in the art, and the general principles defined herein may be applied to other embodiments without departing from the scope of the invention. Thus, the present invention is not limited to the embodiments presented herein, but is to be construed in the broadest scope consistent with the principles and novel features presented herein.
Claims (1)
상기 장비에 인접하게 설치되어 상기 장비의 온도변화를 감시하는 온도변화감시부; 및
상기 빔포밍구현부에 수집되는 소리의 주파수를 분석하고, 상기 온도변화감시부로부터 입력되는 온도 정보를 분석하여, 소리의 주파수의 신호가 이상 대역의 주파수의 신호이거나 온도 정보가 미리 설정된 위험온도값 이상인 경우 경보신호를 출력하는 데이터분석부를 포함하고,
상기 데이터분석부는, 상기 빔포밍구현부에 수집되는 소리의 주파수의 신호를 수집하는 신호처리부; 및 상기 신호처리부로부터 입력되는 주파수의 신호를 분석하여 평상시와 다른 대역의 주파수의 신호가 감지되면 상기 경보신호를 출력하는 신호분석부를 포함하며,
상기 장비의 일측에 설치되어 상기 장비의 진동을 측정하는 진동센서를 더 포함하고, 상기 신호분석부는 상기 진동센서를 통해 측정되는 상기 장비의 진동에 따른 주파수의 신호를 분석하여 평상시와 다른 대역의 주파수의 신호가 감지되면 상기 경보신호를 출력하고,
상기 신호분석부는 음질분석을 위해 미리 설정된 정상음질수치를 기준으로 상기 빔포밍구현부로 입력되는 소리의 음질을 분석하는 것을 더 포함하고, 상기 신호분석부는 상기 빔포밍구현부로 입력되는 소리의 음질이 상기 정상음질수치를 벗어나는 경우 상기 경보신호를 출력하고,
상기 장비는 모터에 의해 구동되는 컨베이어벨트이고,
상기 빔포밍구현부는 상기 컨베이어벨트의 상부에 상기 컨베이어벨트의 길이방향을 따라 배열되어 상기 컨베이어벨트의 구동에 대한 소리를 수집하는 다수의 마이크로폰을 포함하고,
상기 온도변화 감시부는 상기 컨베이어벨트의 일측에서 상기 컨베이어벨트의 길이방향을 따라 배열되어 상기 컨베이어벨트, 상기 모터 및 작업자의 열화상 이미지 또는 영상을 획득하는 다수의 열화상카메라를 포함하며,
상기 신호분석부는 상기 빔포밍구현부 및 상기 진동센서로부터 입력되는 주파수의 신호, 상기 온도변화 감시부로부터 입력되는 온도 정보를 분석하여 상기 컨베이어벨트 또는 상기 모터의 작동 이상이 발생된 것으로 판단된 후, 상기 다수의 열화상카메라로부터 획득되는 이미지 또는 영상을 통해 상기 작업자의 동선을 판단하여 상기 작업자가 상기 컨베이어벨트 또는 상기 모터로 접근하는 경우 상기 경보신호를 출력하도록 구성되고,
상기 진동센서는 상기 모터 상에 장착되는,
진동센서를 포함한 스마트 안전관리 시스템.A beamforming implementation unit installed adjacent to mechanically driven equipment while generating sound and vibration to collect sounds related to the operation of the equipment;
A temperature change monitoring unit installed adjacent to the equipment to monitor temperature changes in the equipment; and
By analyzing the frequency of the sound collected by the beamforming implementation unit and analyzing the temperature information input from the temperature change monitoring unit, the signal of the sound frequency is a signal of a frequency in an abnormal band or the temperature information is a preset dangerous temperature value. It includes a data analysis unit that outputs an alarm signal in case of an abnormality,
The data analysis unit includes a signal processing unit that collects a signal of the sound frequency collected by the beamforming implementation unit; And a signal analysis unit that analyzes the signal of the frequency input from the signal processing unit and outputs the alarm signal when a signal of a frequency band different from the usual frequency is detected,
It further includes a vibration sensor installed on one side of the equipment to measure the vibration of the equipment, and the signal analysis unit analyzes a signal of a frequency according to the vibration of the equipment measured through the vibration sensor to determine a frequency in a different band than usual. When a signal is detected, the alarm signal is output,
The signal analysis unit further includes analyzing the sound quality of the sound input to the beamforming implementation unit based on a normal sound quality level preset for sound quality analysis, and the signal analysis unit determines the sound quality of the sound input to the beamforming implementation unit. If the sound quality level is outside the normal range, the above alarm signal is output,
The equipment is a conveyor belt driven by a motor,
The beamforming implementation unit includes a plurality of microphones arranged along the longitudinal direction of the conveyor belt on the upper part of the conveyor belt to collect sounds about the driving of the conveyor belt,
The temperature change monitoring unit includes a plurality of thermal imaging cameras arranged along the longitudinal direction of the conveyor belt on one side of the conveyor belt to acquire thermal images or images of the conveyor belt, the motor, and the worker,
After the signal analysis unit analyzes the frequency signal input from the beamforming implementation unit and the vibration sensor and the temperature information input from the temperature change monitoring unit, it is determined that an operation abnormality of the conveyor belt or the motor has occurred, It is configured to determine the worker's movement line through images or videos obtained from the plurality of thermal imaging cameras and output the warning signal when the worker approaches the conveyor belt or the motor,
The vibration sensor is mounted on the motor,
Smart safety management system including vibration sensor.
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