WO2019151763A1 - 사물 인터넷, 빅데이터, 3d 기술 융복합 현실 기반 지능형 전력구 관리 시스템, 이의 방법, 그리고, 이 방법을 저장한 컴퓨터 판독 가능 저장 매체 - Google Patents

사물 인터넷, 빅데이터, 3d 기술 융복합 현실 기반 지능형 전력구 관리 시스템, 이의 방법, 그리고, 이 방법을 저장한 컴퓨터 판독 가능 저장 매체 Download PDF

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WO2019151763A1
WO2019151763A1 PCT/KR2019/001273 KR2019001273W WO2019151763A1 WO 2019151763 A1 WO2019151763 A1 WO 2019151763A1 KR 2019001273 W KR2019001273 W KR 2019001273W WO 2019151763 A1 WO2019151763 A1 WO 2019151763A1
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WO
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big data
reality
intelligent power
internet
things
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PCT/KR2019/001273
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조영권
서동권
정민철
황인덕
조윤석
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한국전력공사
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    • G05B23/02—Electric testing or monitoring
    • 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—Systems or methods specially adapted for specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/06—Electricity, gas or water supply
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
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    • G—PHYSICS
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    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
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    • G06T19/006—Mixed reality
    • G—PHYSICS
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    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B21/00—Alarms responsive to a single specified undesired or abnormal condition and not otherwise provided for
    • G08B21/02—Alarms for ensuring the safety of persons
    • G08B21/10—Alarms for ensuring the safety of persons responsive to calamitous events, e.g. tornados or earthquakes

Definitions

  • the present invention relates to an intelligent power bulb management system, and more specifically, using the Internet of Things, Big Data, 3D Technology Merged Reality (MR) technology, real-time analysis of the equipment state of the power sphere and utilizing 3D maps.
  • Underground power outlets have high voltage transmission and distribution lines installed on both sides of a very narrow passageway around 2m, and are inspected from time to time by the personnel in charge.However, the length is shorter than 200 ⁇ 300m and a few tens of kilometers long. have.
  • the electric power or community district is an unmanned management system, and the manager enters and exits only at regular tours.
  • the distribution line inspection guideline the power facility patrol is inspected once a month by walking and the regular inspection of fire-fighting facilities by monthly. Therefore, when a fire occurs, the perceived speed is inevitably slow, and the entrance of an electric power outlet for firefighting activities is almost impossible due to flame, high heat, and toxic gas, which makes it difficult for firefighters to enter, causing serious secondary damage.
  • the present invention has been proposed to solve the problems according to the above background, and provides an intelligent power tool management system and method that can detect an early warning of a disaster and generate an alarm before a disaster occurs in the power district. There is a purpose.
  • another object of the present invention is to provide an intelligent power bulb management system and method that enables a user to check whether a treatment is possible on a screen even after a disaster occurs in the power sphere.
  • the present invention provides an intelligent power bulb management system based on the Internet of Things, Big Data, and 3D Technology Convergence Reality, which can detect an early warning of a disaster and generate an alarm before a disaster occurs in the power district. To provide.
  • the intelligent power bulb management system includes
  • a plurality of IoT sensors configured to generate sensing information by sensing the facilities installed in the power district;
  • a collection terminal unit which collects the sensing information to generate big data
  • a management server that analyzes the big data through a predetermined determination criterion or life prediction model to generate analysis information, and maps the analysis information to a preset 3D map and outputs it to a merged reality (MR); Characterized in that it comprises a.
  • MR merged reality
  • the management server a collection module for collecting the big data; An analysis module for analyzing the big data to generate analysis information through a predetermined determination criterion and a life prediction model; And a processing module which maps the analysis information to a predetermined 3D map and outputs the merged reality to Merged Reality (MR).
  • MR Merged Reality
  • the facilities may be characterized in that any one of the connection point, the cable and the structure of the cable.
  • the determination criterion is a deterioration diagnosis criterion at the connection point, and the deterioration diagnosis criterion is used to analyze deterioration or deformation between the connection points by deriving a correlation between current, vibration, and humidity information acquired at the connection point and the connection point temperature. It may be characterized in that it is established in advance to.
  • the life prediction model may be a pre-establishment of the life prediction of the cable to determine the degradation state of the cable by deriving the cable current value-temperature correlation from the acquired cable current value and the cable temperature. Can be.
  • the determination criterion is a leak and vibration cause reference in the structure, to determine the state of the structure through the correlation between the acquired vibration value of the structure and the drainage trend acquired according to whether the drainage pump is operated. It may be characterized in that it is established for.
  • the merged reality may be characterized by synthesizing the 3D map and the spatial information of the inside and outside of the power sphere previously measured.
  • the intelligent power tool management system may further include imagers for photographing image due diligence of the facilities to generate image due diligence information.
  • the management server may generate a road view by reflecting the location information of the IoT sensors in the image real-time shooting information.
  • the management server may generate guide information for each grade according to the analysis information and transmit the guide information to the outside, and the guide information may be at least one of a voice, a graphic, and a text.
  • a plurality of IoT sensors for sensing the facilities installed in the power sphere to generate the sensing information
  • a collection terminal unit collecting the sensing information to generate big data
  • a management server generating analysis information by analyzing the big data through a predetermined criterion or life prediction model
  • mapping by the management server, the analysis information to a preset 3D map and outputting the result to a merged reality (MR), the Internet of Things, big data, and 3D technology convergence.
  • MR merged reality
  • the determination criterion may be a criterion for deterioration diagnosis at the connection point, the method comprising: acquiring current, vibration, and humidity at the connection point; And deriving a correlation between the current, vibration, and humidity with the connection point temperature. The deterioration and deformation between the connection points may be generated.
  • the life prediction model may further include obtaining a cable current value and a cable temperature from the cable; And deriving a correlation between the current value and the cable temperature from the cable current value and the cable temperature.
  • the determination criterion may be a leak and vibration cause reference in the structure, and the method further comprises: acquiring a vibration value of the structure; And obtaining a displacement amount according to whether the drain pump is operated. And deriving a correlation between the vibration value of the structure and the flow rate trend.
  • Another embodiment of the present invention to provide a computer-readable storage medium storing the program code for executing the above-described IoT, big data, 3D technology convergence reality-based intelligent power management method Can be.
  • the present invention since intelligent power bulb management is possible on the basis of the IoT, big data, and 3D technology convergence reality, it is possible to detect an early warning and generate an alarm before a disaster occurs in the power zone. In other words, accurate failure prediction and quick response in case of emergency are possible.
  • another effect of the present invention is that it is possible to confirm whether or not the processing can be performed on the screen even after a disaster occurs in the electric power sphere.
  • 3D is implemented as a convergent reality, and the actual data is reflected in the virtual space as it is. Therefore, the user can check whether the width of the screen is also accessible.
  • the effect of the present invention can be reduced power point inspection and instantaneous cost, it is possible to prevent disasters such as power failure / fire of the old power sphere.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an intelligent power tool management system based on the IoT, big data, and 3D technology convergence reality according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a detailed configuration diagram of the management server 140 shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a detailed configuration diagram in which the collection terminal unit 120 illustrated in FIG. 1 is connected to the communication terminal 250.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a process of managing intelligent power bulbs based on the IoT, big data, and 3D technology convergence reality according to an embodiment of the present invention.
  • 5 is a screen example showing a graph of big data for each distribution line according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a screen example showing a comprehensive status of an IoT sensor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is an example of a live-action screen according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a screen example showing a temperature alarm of an IoT sensor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a graph showing an example of cable life according to a load pattern according to a temporary embodiment of the present invention.
  • 11 is an example of an editor screen of a 3D power equipment according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a screen example of a fire hazard warning according to an embodiment of the present invention.
  • the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.
  • the term “and / or” includes any combination of a plurality of related items or any item of a plurality of related items.
  • the intelligent power bulb management system 100 includes a plurality of IoT sensors 110-1 to 110-n that generate sensing information by sensing facilities installed in a power sphere (not shown).
  • the collection terminal unit 120 collects information to generate big data, analyzes the big data through a predetermined determination criterion or a life prediction model, and generates analysis information, and maps the analysis information to a preset 3D map. It may be configured to include a management server 140 for outputting to the merged reality (MR).
  • MR merged reality
  • the management server 140 is connected to the collection terminal unit 120 through the network 130.
  • the network 130 may be a "power grid” or "power company grid” and / or communication network.
  • a power grid may refer to a power plant (not shown), a main grid element (not shown) infrastructure.
  • a power grid can also be thought of as a network that can be layered and divided into several different grid layers.
  • the power grid refers to a network configured for communication by flowing a data signal to an existing power line using a power line communication (PLC) technology.
  • the power line consists of a high voltage power line (about 22.9 kV) and / or a low voltage power line (about 110-220 V).
  • the power grid includes a repeater, a power communication modem, a transformer, and the like.
  • the power communication modem performs a function of connecting a power network with an existing communication network.
  • the communication network refers to a connection structure capable of exchanging information between respective nodes such as a plurality of terminals and servers, and an example of such a network 120 includes a 3rd generation partnership project (3GPP) network and a long term evolution (LTE) network.
  • 3GPP 3rd generation partnership project
  • LTE long term evolution
  • Network 5th Generation Partnership Project (5GPP) Network, World Interoperability for Microwave Access (WIMAX) Network, Internet, Local Area Network (WLAN), Wireless Local Area Network (WLAN), Wide Area Network (WAN), PAN (Personal Area Network), Wibro (Wireless Broadband), WiFi (Wireless Fidelity), HSDPA (High Speed Downlink Packet Access), Bluetooth (Bluetooth) Network, NFC Network, Satellite Broadcast Network, Analog Broadcast Network, Digital Multimedia Broadcasting (DMB) Networks, optical communication networks, and the like.
  • 5GPP Fifth Generation Partnership Project
  • WLAN Wireless Local Area Network
  • WLAN Wireless Local Area Network
  • WAN Wide Area Network
  • PAN Personal Area Network
  • Wibro Wireless Broadband
  • WiFi Wireless Fidelity
  • HSDPA High Speed Downlink Packet Access
  • Bluetooth Bluetooth
  • the first to n th IoT sensors 110-1 to 110-n generate a sensing information by sensing a state of facilities installed in the power sphere.
  • These facilities include structures, cables, cable connection points, blowers and the like. Therefore, the following big data collection and analysis is possible.
  • the first to n-th IoT sensor is a temperature sensor for sensing the connection point temperature, etc., a current sensor for measuring the current value, a vibration sensor for sensing the vibration of the structure, The humidity sensor for measuring the humidity in the power premises, the wind speed sensor for sensing the wind speed of the blower, etc. may be configured.
  • the first to n-th IoT sensors 110-1 to 110-n may be detachable sensors. Can be.
  • the collection terminal unit 120 collects sensing information generated by the first to nth IoT sensors 110-1 to 110-n to generate big data, and generates the big data.
  • the transmission is transmitted to the management server 140 through the network 130.
  • the collection terminal unit 120 may include a microprocessor, communication circuit, memory, and the like.
  • the communication circuit may include a communication modem, a LAN card, and the like.
  • the management server 140 is communicatively connected with the collection terminal unit 120 through the network 130.
  • big data is received from the collection terminal unit 120.
  • the analysis of the big data is performed through a predetermined decision criterion or a life prediction model to generate analysis information, and the analysis information is mapped to a preset 3D map and output to Merged Reality (MR). Do this.
  • FIG. 2 is a detailed configuration diagram of the management server 140 shown in FIG. 1.
  • the controller 200 may include a controller 200, a communication circuit 201, a storage 202, and the like.
  • the controller 200 may include: a collecting module 210 for collecting the big data, an analysis module 220 for analyzing the big data through preset decision criteria and a life prediction model to generate analysis information; And a processing module 230 for mapping the analysis information to a preset 3D map and outputting the merged reality to Merged Reality (MR).
  • the communication circuit 201 may include a modem, a LAN card, or the like for connecting to the network 130.
  • the storage 202 analyzes the big data through a predetermined decision criterion or life prediction model to generate analysis information, and maps the analysis information to a preset 3D map to a merged reality (MR).
  • MR merged reality
  • the storage 202 may store 3D software.
  • the management server 140 may implement a merged reality (MR), which is a combination of the space information inside and outside the power sphere previously measured and the 3D map, and output the same to a display (not shown).
  • MR merged reality
  • the road view may be generated and provided by reflecting the location information of the IoT sensors in the real-time photographing information.
  • the storage 202 may be a flash memory type, a hard disk type, a multimedia card micro type, a card type memory (eg, SD or XD memory, etc.), RAM (Random Access Memory, RAM), Static Random Access Memory (SRAM), ReadOnly Memory (ROM), Electrically Erasable Programmable ReadOnly Memory (EEPROM), Programmable ReadOnly Memory (PROM), Magnetic Memory, Magnetic Disk, Optical Disk It may include a storage medium of the type.
  • the storage 202 may operate in association with a web storage or a cloud server that performs a storage function on the Internet.
  • FIG. 3 is a detailed configuration diagram in which the collection terminal unit 120 illustrated in FIG. 1 is connected to the communication terminal 250.
  • 3 is a configuration diagram for sensing temperature, vibration, and current.
  • first to third collection terminal units 320-1 to 320-3 are configured, and each collection terminal unit 320-1 to 320-3 includes sensors 311-1, 311-2 and 311-3. ) Are configured.
  • the first collection terminal unit 320-1 has a first distribution line (DL) temperature sensor 311-1 on A phase and a second DL temperature sensor 311-2 on B phase.
  • a third DL temperature sensor 311-3 is disposed on C.
  • two sensors may be arranged.
  • three DL vibration sensors are disposed in the second collection terminal unit 320-2, and three Rogowski coils are used in the third collection terminal unit 320-3 to sense current. Is placed.
  • sensors for wind speed, humidity, etc. may be further configured.
  • the first to third collection terminal units 320-1 to 320-3 are connected to each other in series, and the third collection terminal unit 320-3 is a serial LAN converter 330.
  • the sensing information is transmitted to the data processing unit 340 through.
  • the serial LAN converter 330 transmits sensing information to the data processing unit 340 through serial communication.
  • the data processing unit 340 generates big data using the sensing information and transmits the big data to the management server 140.
  • the data processing unit 340 may include a microprocessor, a communication circuit, a memory, and the like.
  • the communication between the third collection terminal unit 320-3 and the serial LAN converter 330 and / or the communication between the serial LAN converter 330 and the data processing unit 340 may be wired or wireless communication.
  • the first to third collection terminal units 320-1 to 320-3 are connected in series, serial and / or parallel are possible.
  • first to third image pickup devices 311, 312, and 313 configured to photograph the state of the sensors 311-1, 311-2 and 311-3 and / or the state of the power sphere to generate image information are configured.
  • first to third image pickup devices 311, 312, and 313 configured to photograph the state of the sensors 311-1, 311-2 and 311-3 and / or the state of the power sphere to generate image information are configured.
  • the first to third image cameras 311, 312, and 313 may be rotated according to a manager's instructions.
  • the imager itself can be rotated up and down, left and right, 360 °, a rotation assembly for this can be configured separately.
  • the imaging apparatuses 311, 312, and 313 may be Closed Circuit Television (CCTV), Charge-Coupled Device (CCD) cameras, complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) cameras, or the like.
  • CCTV Closed Circuit Television
  • CCD Charge-Coupled Device
  • CMOS complementary metal-oxide semiconductor
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a process of managing intelligent power bulbs based on the IoT, big data, and 3D technology convergence reality according to an embodiment of the present invention.
  • the IoT sensors 110-1 through 110-n of FIG. 1 generate sensing information by sensing facilities installed in a power port (not shown).
  • the collection terminal unit 120 of FIG. 1 collects the sensing information, generates big data, and transmits the generated big data to the management server 140 (steps S410, S420, and S430).
  • the management server 140 analyzes the big data through a predetermined criterion or life prediction model to generate analysis information.
  • the determination criteria and the life prediction model are set in advance, which are generated through the following process.
  • Degradation diagnosis criteria for deterioration and deformation between the connection points are generated through a process of acquiring current, vibration, and humidity at a connection point, and deriving a correlation between the current, vibration, and humidity with the connection point temperature.
  • the criteria for deterioration of power distribution facilities are simply determined based on the temperature difference and the surrounding equipment as follows.
  • O / A is an abbreviation for Over Ambient. Therefore, if big data is used, it is possible to establish a deterioration determination criterion considering current temperature, vibration value, and humidity change in connection point temperature, which affect the deterioration of connection point. Can be extracted.
  • a life prediction model for grasping the deterioration state of the cable is generated by obtaining a cable current value and a cable temperature from a cable and deriving a correlation between the current value and the cable temperature from the cable current value and the cable temperature.
  • Such life prediction models include the paper 2013 IEEE Condition Monitoring and Diagnosis Conference, "The Influence Estimation of Aging Factor in MV Cable Using Weibull Distribution and Neural Networks". According to this, the weight ranking by cable deterioration factor is shown in order of: ⁇ load fluctuation, ⁇ load rise rate, ⁇ years of use, ⁇ 36 months average load before failure, ⁇ 24 months average load before failure, and ⁇ average load three years before failure.
  • the power tool management system analyzes the temperature trend and enables more accurate life prediction models. 10 is a view illustrating an example of cable life according to a load pattern. This will be described later.
  • the daily inspection of power equipment structures is performed once a month in parallel with the instantaneous time, which makes it difficult to immediately recognize and take measures when leakage occurs in power equipment.
  • Flooding caused by leakage of electric power is difficult to grasp by monthly inspection.
  • the state of the structure through the flow rate trend and correlation analysis through the vibration sensor of the power bulb structure, the water level sensor and submersion sensor of the power supply collection well, the monitoring sensor for monitoring the operation of the drain pump Can be immediately remotely identified and can be reinforced by identifying the cause of leakage and vibration through precise inspection.
  • the management server 140 maps the analysis information to a predetermined 3D map and outputs it to a merged reality (MR) (step S440).
  • MR merged reality
  • the spatial information (X ⁇ Y ⁇ Z) data obtained through internal / external survey of the power sphere is first acquired to match the location information of the ground structure outside the power sphere and the underground equipment inside the power sphere, and the location information of the IoT sensor is obtained.
  • All the facilities in the power district represented by the 3D map are composed of objects and can be edited when changing the on-site facilities.
  • All big data acquired from the IoT sensor is represented in real time on the corresponding facilities on the 3D map.
  • the 3D map screen moves directly to the location of the facility with the IoT sensor, allowing the facility operator to intuitively check for abnormalities.
  • NDIS New Distribution Information System
  • the management server 140 generates guide information for each grade based on the analysis information and transmits it (steps S450 and S460).
  • the rating can be divided into attention, attention, and defect. Taking the case of temperature as an example, attention is 2 degreeC or more, attention is 5 degreeC or more, and a defect can mention 10 degreeC or more.
  • Guidance information is provided to the user of the external and / or management server in a combination of voice, graphics, and text.
  • the terminal may include a mobile phone, a smart phone, a laptop computer, a personal computer, a digital broadcasting terminal, a personal digital assistant (PDA), a portable multimedia player (PMP),
  • PDA personal digital assistant
  • PMP portable multimedia player
  • the electronic device may be used in a small electronic device such as a navigation device, a note pad, an MP3 player, or the like, but is not limited thereto, and a device capable of charging a battery may be sufficient as the wireless power receiver according to the present invention is mounted.
  • FIG. 5 is a screen example showing a graph of big data for each distribution line according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, a big data graph is shown for each distribution line.
  • FIG. 5 is an example of a screen showing facility temperature of a power premises in which power is supplied to each region.
  • FIG. 6 is a screen example showing a comprehensive status of an IoT sensor according to an embodiment of the present invention.
  • current statuses of the facilities by the IoT sensors may be displayed and control of a power tool related field equipment such as a drain pump, lighting, a door, a ventilation fan, and the like.
  • FIG. 7 is a live-action screen according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 7, it is an example of an actual field screen shot photographed using an image photographing device (311 to 313 of FIG. 3).
  • FIG. 8 is an example of a real-time monitoring screen according to an embodiment of the present invention. Referring to Figure 8, it shows a temperature graph for each of the phase A, B, C phase of the power supply facilities supplied by each region.
  • FIG. 9 is a screen example showing a temperature alarm of an IoT sensor according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 9, when a certain temperature or more is reached, an alarm is output from a corresponding power tool.
  • FIG. 10 is a graph showing an example of cable life according to a load pattern according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 10, a graph of failure after 15 years of installation and a graph of failure after 24 years of installation are shown. In this graph, the x-axis represents the period (month) and the y-axis represents the load current.
  • FIG. 11 is an example of an editor screen of a 3D power equipment according to an embodiment of the present invention.
  • a user may edit a selection of a power bulb position, a selection of a facility for a power bulb, an arrangement, and the like in this editor screen.
  • FIG. 12 is a screen example of a fire hazard warning according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 12, a screen example of informing a fire alarm of mass production 3D / L of a specific power sphere is shown.
  • ... module means a unit for processing at least one function or operation, which may be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software.
  • ASIC application specific integrated circuit
  • DSP digital signal processing
  • PLD programmable logic device
  • FPGA field programmable gate array
  • the module may be implemented as a module that performs the above-described function.
  • the software may be stored in a memory unit and executed by a processor.
  • the memory unit or processor may employ various means well known to those skilled in the art.
  • the intelligent power tool management method based on the Internet of Things, Big Data, and 3D Technology Convergence Reality may be implemented in the form of program instructions that can be executed by various computer means and recorded in a computer readable medium.
  • the computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination.
  • Program instructions recorded on the media may be those specially designed and constructed for the purposes of the present invention, or they may be of the kind well-known and available to those having skill in the computer software arts.
  • Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic disks, such as floppy disks.
  • the medium may be a transmission medium such as an optical or metal wire, a waveguide, or the like including a carrier wave for transmitting a signal specifying a program command, a data structure, or the like.
  • Examples of program instructions include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like.
  • the hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.

Abstract

사물 인터넷, 빅데이터, 3D 기술 융복합 현실 기반 지능형 전력구 관리 시스템이 개시된다. 지능형 전력구 관리 시스템은, 전력구내 설치된 설비들을 센싱하여 센싱 정보들을 생성하는 다수의 사물 인터넷 센서, 상기 센싱 정보들을 수집하여 빅 데이터를 생성하는 수집 단말 유닛, 미리 설정되는 판정 기준 또는 수명 예측 모델을 통해 상기 빅 데이터를 분석하여 분석 정보를 생성하고, 상기 분석 정보를 미리 설정되는 3D 맵에 매핑하여 융복합 현실(MR: Merged Reality)로 출력하는 관리 서버를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

사물 인터넷, 빅데이터, 3D 기술 융복합 현실 기반 지능형 전력구 관리 시스템, 이의 방법, 그리고, 이 방법을 저장한 컴퓨터 판독 가능 저장 매체
본 발명은 지능형 전력구 관리 시스템에 관한 것으로서, 더 상세하게는 사물 인터넷, 빅데이터, 3D 기술 융복합 현실(MR: Merged Reality) 기술을 이용하여 전력구의 설비상태를 실시간 분석하고 3D 맵을 활용하여 원격 감시/제어를 실현하는 지능형 전력구 관리 시스템 및 방법에 대한 것이다.
도심속 지하를 통해 지나가는 대부분의 전력구 및 공동구에는 전력선과 통신선 등이 연결되어 있다. 특히나 지하 전력구를 통해 연결되어 있는 전력선에는 전력선을 접속하는 개소(접속 개소)가 일정한 거리마다 위치해 있는데 화재의 위험성은 이러한 접속개소에서 상당히 높으며 실제로 화재가 수차례 발생하여 막대한 피해가 발생하였다.
지하 전력구는 2m 안팎의 아주 좁은 통로에 양쪽으로 고압의 송배전 선로가 설치되어 담당자가 수시로 점검하고 있지만, 그 길이가 짧게는 200~300m에서 길게는 수십 km를 넘어 실제 면밀하게 파악하기는 어려운 문제가 있다.
기존에 설치된 감지선형 감지기나 연기, 불꽃 감지기는 화재가 발생한 후 일정 시간이 지나야 경보가 전송되므로 조기진압이 불가능하여 화재안전에 큰 위협을 받고 있다.
또한, 전력구나 공동구는 무인관리체계로 정기적인 순회시에만 관리자가 출입하고 있다. 배전선로 검사지침에 따르면 전력설비 순시는 월 1회 도보점검, 소방시설 정기점검은 월 1회 외관점검을 시행한다. 따라서 화재가 발생되면 인지 속도가 느릴 수밖에 없고, 소방 활동을 위한 전력구의 진입은 화염, 고열, 유독가스로 인해 거의 불가능해 소방대원이 진입하기 어려워 심각한 2차적인 피해를 야기하는 문제가 있다.
특히, 전력구나 공동구에 고장 및/또는 화재가 발생하는 경우, 발생후에 감지하게 되므로 예방을 할 수 없다는 문제가 있다.
또한, 전력구나 공동구에 고장 및/또는 화재가 발생하는 경우, 정확한 현장 상황을 파악할 수 없다는 문제가 있다. 따라서, 적절한 조치를 짧은 시간내에 실행할 수 없다는 문제점이 있다.
이에, 전력구내에서 화재가 발생하기 이전에, 조기에 화재 징후를 감지하여 경보를 발생할 수 있는 방안이 필요한 실정이다.
또한, 전력구내에서 고장이 발생하기 이전에, 조기에 고장 위험을 경보하여 예방 조치를 선행할 수 있는 방안이 요구되고 있다.
또한, 전력구내에서 재난이 발생한 후라도, 재난 처리반이 진입 가능한가 아닌가를 화면상으로도 실질적으로 확인할 수 있는 방안이 요구되고 있다.
본 발명은 위 배경기술에 따른 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로서, 전력구내에서 재난이 발생하기 이전에, 조기에 재난 징후를 감지하여 경보를 발생할 수 있는 지능형 전력구 관리 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 전력구내에서 재난이 발생한 후로도, 화면상으로도 처리가 가능한지를 확인할 수 있게 하는 지능형 전력구 관리 시스템 및 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
본 발명은 위에서 제시된 과제를 달성하기 위해, 전력구내에서 재난이 발생하기 이전에, 조기에 재난 징후를 감지하여 경보를 발생할 수 있는 사물 인터넷, 빅데이터, 3D 기술 융복합 현실 기반 지능형 전력구 관리 시스템을 제공한다.
상기 지능형 전력구 관리 시스템은,
전력구내 설치된 설비들을 센싱하여 센싱 정보들을 생성하는 다수의 사물 인터넷 센서;
상기 센싱 정보들을 수집하여 빅 데이터를 생성하는 수집 단말 유닛; 및
미리 설정되는 판정 기준 또는 수명 예측 모델을 통해 상기 빅 데이터를 분석하여 분석 정보를 생성하고, 상기 분석 정보를 미리 설정되는 3D 맵에 매핑하여 융복합 현실(MR: Merged Reality)로 출력하는 관리 서버;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 관리 서버는, 상기 빅 데이터를 수집하는 수집 모듈; 미리 설정되는 판정 기준 및 수명 예측 모델을 통해 상기 빅 데이터를 분석하여 분석 정보를 생성하는 분석 모듈; 및 상기 분석 정보를 미리 설정되는 3D 맵에 매핑하여 융복합 현실(MR: Merged Reality)로 출력하는 처리 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 설비들은 케이블의 접속점, 케이블 및 구조물 중 어느 하나인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 판정 기준은, 상기 접속점에서의 열화진단 기준이며, 상기 열화진단 기준은 상기 접속점에서 취득된 전류, 진동 및 습도 정보와 접속점 온도의 상관관계가 도출됨으로써 상기 접속점 상호간의 열화 또는 변형을 분석하기 위해 미리 수립되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 수명 예측 모델은, 취득된 케이블 전류값 및 케이블 온도로부터 케이블 전류값-온도의 상관관계를 도출함으로써 상기 케이블의 열화 상태를 파악하기 위해 상기 케이블의 수명 예측을 미리 수립하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 판정 기준은, 상기 구조물에서의 누수 및 진동 원인 기준이며, 취득된 상기 구조물의 진동값과, 배수펌프의 가동여부에 따라 취득된 배수량 추이의 상관관계를 통해 상기 구조물의 상태를 파악하기 위해 수립되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 융복합 현실(MR: Merged Reality)은 미리 측량된 상기 전력구 내부 및 외부의 공간 정보와 상기 3D 맵이 합성된 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 지능형 전력구 관리 시스템은, 상기 설비들에 대한 이미지 실사를 촬영하여 이미지 실사 촬영 정보를 생성하는 영상 촬영기들;을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 관리 서버는 상기 이미지 실사 촬영 정보에 해당 사물 인터넷 센서들의 위치 정보를 반영하여 로드뷰를 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 관리 서버는 상기 분석 정보에 따라 등급별로 안내 정보를 생성하여 외부로 전송하며, 상기 안내 정보는, 음성, 그래픽, 및 문자 중 적어도 하나인 것을 특징으로 할 수 있다.
다른 한편으로, 본 발명의 다른 일실시예는, (a) 다수의 사물 인터넷 센서가 전력구내 설치된 설비들을 센싱하여 센싱 정보들을 생성하는 단계; (b) 수집 단말 유닛이 상기 센싱 정보들을 수집하여 빅 데이터를 생성하는 단계; (c) 관리 서버가 미리 설정되는 판정 기준 또는 수명 예측 모델을 통해 상기 빅 데이터를 분석하여 분석 정보를 생성하는 단계; 및 (d) 상기 관리 서버가 상기 분석 정보를 미리 설정되는 3D 맵에 매핑하여 융복합 현실(MR: Merged Reality)로 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 사물 인터넷, 빅데이터, 3D 기술 융복합 현실 기반 지능형 전력구 관리 방법을 제공할 수 있다.
또한, 상기 판정 기준은, 상기 접속점에서의 열화진단 기준이며, 접속점에서 전류, 진동 및 습도를 취득하는 단계; 및 상기 접속점 온도와의 상기 전류, 진동 및 습도의 상관관계를 도출하는 단계;로부터 상기 접속점 상호간의 열화 및 변형을 분석하여 생성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 수명 예측 모델은, 상기 케이블로부터 케이블 전류값 및 케이블 온도를 취득하는 단계; 및 상기 케이블 전류값 및 상기 케이블 온도로부터 전류값-케이블 온도의 상관관계를 도출하는 단계;로부터 상기 케이블의 열화상태를 파악해 수명을 예측하여 생성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 판정 기준은, 상기 구조물에서의 누수 및 진동 원인 기준이며, 상기 구조물의 진동값을 취득하는 단계; 및 상기 배수펌프의 가동여부에 따른 배수량 추이를 취득하는 단계; 및 상기 구조물의 진동값과 상기 배수량 추이의 상관관계를 도출하는 단계;로부터 상기 구조물의 상태를 파악하여 생성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 한편으로, 본 발명의 또 다른 일실시예는 위에서 기술된 사물 인터넷, 빅데이터, 3D 기술 융복합 현실 기반 지능형 전력구 관리 방법을 실행하는 프로그램 코드를 저장한 컴퓨터 판독 가능 저장 매체를 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 사물 인터넷, 빅데이터, 3D 기술 융복합 현실 기반으로 지능형 전력구 관리가 가능하므로, 전력구내에서 재난이 발생하기 이전에, 조기에 재난 징후를 감지하여 경보를 발생할 수 있다. 즉, 재난 발생전에 정확한 고장예지 및 비상시 신속 대응이 가능하다.
또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는 전력구내에서 재난이 발생한 후로도, 화면상으로도 처리가 가능한지를 확인할 수 있다는 점을 들 수 있다. 부연하면, 복구 작업 등을 위해 소방 장비 등이 진입하는 경우, 융복합 현실로 3D 구현되어 실제 데이터가 그대로 가상공간에 반영된다. 따라서, 사용자는 화면을 보고서도 진입 가능한 폭인지 아닌지가 확인가능하다.
또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는 전력구 점검 및 순시비용이 절감될 수 있으며, 노후 전력구의 정전/화재 등의 재난을 예방할 수 있다는 점을 들 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 사물 인터넷, 빅데이터, 3D 기술 융복합 현실 기반 지능형 전력구 관리 시스템의 구성 블럭도이다.
도 2는 도 1에 도시된 관리 서버(140)의 세부 구성도이다.
도 3은 도 1에 도시된 수집 단말 유닛(120)이 통신 단말기(250)에 연결되는 세부 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 사물 인터넷, 빅데이터, 3D 기술 융복합 현실 기반 지능형 전력구 관리 과정을 보여주는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 선로(Distribution Line)별 빅데이터의 그래프를 보여주는 화면예이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 IoT 센서의 종합 현황을 보여주는 화면예이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 실사 화면예이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 실시간 감시 화면예이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 IoT 센서의 온도 경보를 보여주는 화면예이다.
도 10은 본 발명의 일시시예에 따른 부하패턴에 따른 케이블 수명의 예시를 보여주는 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 3D 전력 설비의 편집기 화면예이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 화재 위험 경보의 화면예이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다. 제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
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 의미가 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 사물 인터넷, 빅데이터, 3D 기술 융복합 현실(MR: Merged Reality) 기술을 이용하여 전력구의 설비상태를 실시간 분석하고 3D 맵을 활용하여 원격 감시/제어를 실현하는 지능형 전력구 관리 시스템 및 방법을 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 사물 인터넷, 빅데이터, 3D 기술 융복합 현실 기반 지능형 전력구 관리 시스템의 구성 블럭도이다. 도 1을 참조하면, 지능형 전력구 관리 시스템(100)은, 전력구(미도시)내 설치된 설비들을 센싱하여 센싱 정보들을 생성하는 다수의 사물 인터넷 센서(110-1 내지 110-n), 상기 센싱 정보들을 수집하여 빅 데이터를 생성하는 수집 단말 유닛(120), 미리 설정되는 판정 기준 또는 수명 예측 모델을 통해 상기 빅 데이터를 분석하여 분석 정보를 생성하고, 상기 분석 정보를 미리 설정되는 3D 맵에 매핑하여 융복합 현실(MR: Merged Reality)로 출력하는 관리 서버(140) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
관리 서버(140)는 망(130)을 통하여 수집 단말 유닛(120)과 연결된다. 여기서, 망(130)은 "전력망" 또는 "전력 회사 전력망" 및/또는 통신망이 될 수 있다. 이러한 전력망은 발전소(미도시), 전력망 주요 요소(미도시) 기반 시설을 의미할 수 있다. 또한, 전력망은 여러 개의 서로 다른 전력망 계층으로 계층화해서 나눌 수 있는 네트워크로 생각할 수 있다. 특히, 전력망은 PLC(Power Line Communication) 기술을 이용하여 이미 존재하고 있는 전력선에 데이터 신호를 흘려서 통신을 위한 구성되는 네트워크를 말한다. 전력선은 고압 전력선(약 22.9kV) 및/또는 저압 전력선(약 110~220V)으로 구성된다. 이외에도, 전력망은 리피토, 전력 통신 모뎀, 변압기 등을 포함하여 구성된다. 전력 통신 모뎀은 전력망을 기존의 통신망과 연결하는 기능을 수행한다.
통신망은 복수의 단말 및 서버들과 같은 각각의 노드 상호 간에 정보 교환이 가능한 연결 구조를 의미하는 것으로, 이러한 네트워크(120)의 일 예에는 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 네트워크, LTE(Long Term Evolution) 네트워크, 5GPP(5rd Generation Partnership Project) 네트워크, WIMAX(World Interoperability for Microwave Access) 네트워크, 인터넷(Internet), LAN(Local Area Network), Wireless LAN(Wireless Local Area Network), WAN(Wide Area Network), PAN(Personal Area Network), Wibro(Wireless Broadband), WiFi(Wireless Fidelity), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), 블루투스(Bluetooth) 네트워크, NFC 네트워크, 위성 방송 네트워크, 아날로그 방송 네트워크, DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 네트워크, 광통신 네트워크 등이 포함되나 이에 한정되지는 않는다.
제 1 내지 제 n 사물 인터넷 센서(110-1 내지 110-n)는 전력구내 설치되는 설비들의 상태를 센싱하여 센싱 정보를 생성하는 기능을 수행한다. 이러한 설비들로는 구조물, 케이블, 케이블의 접속점, 송풍기 등을 들 수 있다. 따라서, 다음과 같은 빅 데이터 수집 및 분석이 가능하다.
구 분 취득 정보 분석 내용 결과 활용
접속점 온도, 전류, 진동, 습도 상별(相別) 열화 및 변형 열화진단 기준 확보
케이블 전류값 대비 온도 변화 케이블 열화상태 파악 수명예측 모델 수립
구조물 배수펌프 가동, 진동 배수량 추이, 균열 누수,진동 원인 파악/보강
이를 위해, 제 1 내지 제 n 사물 인터넷 센서(110-1 내지 110-n)는 접속점 온도 등을 센싱하기 위한 온도 센서, 전류값을 측정하기 위한 전류 센서, 구조물의 진동을 센싱하기 위한 진동 센서, 전력구내 습도를 측정하기 위한 습도 센서, 송퐁기의 풍속을 센싱하는 풍속 센서 등이 구성될 수 있다.제 1 내지 제 n 사물 인터넷 센서(110-1 내지 110-n)는 탈부착이 가능한 센서가 될 수 있다.
도 1을 계속 참조하면, 수집 단말 유닛(120)은 제 1 내지 제 n 사물 인터넷 센서(110-1 내지 110-n)에 의해 생성되는 센싱 정보들을 수집하여 빅 데이터를 생성하고, 이 빅 데이터를 네트워크(130)를 통해 관리 서버(140)에 전송한다. 이를 위해 수집 단말 유닛(120)은 마이크로프로세서, 통신회로, 메모리 등을 포함하여 구성될 수 있다. 물론, 통신 회로는 통신 모뎀, 랜 카드 등을 포함하여 구성될 수 있다.
관리 서버(140)는 네트워크(130)를 통해 수집 단말 유닛(120)과 통신 연결된다. 따라서, 수집 단말 유닛(120)으로부터 빅 데이터를 수신한다. 이후, 미리 설정되는 판정 기준 또는 수명 예측 모델을 통해 상기 빅 데이터를 분석하여 분석 정보를 생성하고, 상기 분석 정보를 미리 설정되는 3D 맵에 매핑하여 융복합 현실(MR: Merged Reality)로 출력하는 기능을 수행한다.
도 2는 도 1에 도시된 관리 서버(140)의 세부 구성도이다. 도 2를 참조하면, 제어기(200), 통신 회로(201) 및 저장소(202) 등을 포함하여 구성될 수 있다. 제어기(200)는, 상기 빅 데이터를 수집하는 수집 모듈(210), 미리 설정되는 판정 기준 및 수명 예측 모델을 통해 상기 빅 데이터를 분석하여 분석 정보를 생성하는 분석 모듈(220); 및 상기 분석 정보를 미리 설정되는 3D 맵에 매핑하여 융복합 현실(MR: Merged Reality)로 출력하는 처리 모듈(230) 등을 포함하여 구성될 수 있다. 통신 회로(201)는 네트워크(130)에 연결되기 위해 모뎀, 랜 카드 등을 포함할 수 있다.
저장소(202)는 미리 설정되는 판정 기준 또는 수명 예측 모델을 통해 상기 빅 데이터를 분석하여 분석 정보를 생성하고, 상기 분석 정보를 미리 설정되는 3D 맵에 매핑하여 융복합 현실(MR: Merged Reality)로 출력하는 알고리즘을 갖는 프로그램, 데이터 등을 저장한다. 특히, 저장소(202)에는 3D 소프트웨어가 저장될 수 있다.
따라서, 관리 서버(140)는 미리 측량된 상기 전력구 내부 및 외부의 공간 정보와 상기 3D 맵이 합성된 융복합 현실(MR: Merged Reality)을 구현하여 디스플레이(미도시)에 출력할 수 있다. 또한, 이미지 실사 촬영 정보에 해당 사물 인터넷 센서들의 위치 정보를 반영하여 로드뷰를 생성하여 제공할 수 있다.
저장소(202)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(ReadOnly Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ReadOnly Memory), PROM(Programmable ReadOnly Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 저장소(202)는 인터넷(internet)상에서 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage), 클라우드 서버와 관련되어 동작할 수도 있다.
도 3은 도 1에 도시된 수집 단말 유닛(120)이 통신 단말기(250)에 연결되는 세부 구성도이다. 도 3은 온도, 진동, 전류를 센싱하는 구성도이다. 도 3을 참조하면, 제 1 내지 제 3 수집 단말 유닛(320-1 내지 320-3)이 구성되고, 각 수집 단말 유닛(320-1 내지 320-3)에는 센서(311-1,311-2,311-3)들이 구성된다. 부연하면, 3상의 경우, 제 1 수집 단말 유닛(320-1)에는 A상에 제 1 DL(Distribution Line) 온도 센서(311-1)가, B상에 제 2 DL 온도 센서(311-2)가, C상에 제 3 DL 온도 센서(311-3)가 배치된다. 물론, 2상의 경우, 2개의 센서가 배치될 수 있다. 이와 유사하게, 제 2 수집 단말 유닛(320-2)에는 진동을 센싱하기 위해 3개의 DL 진동 센서가 배치되며, 제 3 수집 단말 유닛(320-3)에는 전류를 센싱하기 위해 3개의 로고스키 코일이 배치된다. 물론, 풍속, 습도 등을 위한 센서들이 더 구성될 수도 있다.
도 3을 계속 참조하여 설명하면, 제 1 내지 제 3 수집 단말 유닛(320-1 내지 320-3)이 서로 직렬로 연결되며, 제 3 수집 단말 유닛(320-3)은 시리얼 랜 컨버터(330)를 통해 데이터 처리 유닛(340)에 센싱 정보를 전송한다. 시리얼 랜 컨버터(330)는 시리얼 통신을 통해 센싱 정보를 데이터 처리 유닛(340)에 전송하는 기능을 수행한다. 데이터 처리 유닛(340)은 센싱 정보로 빅 데이터를 생성하고, 이를 관리 서버(140)에 전송한다. 이를 위해 데이터 처리 유닛(340)은 마이크로프로세서, 통신 회로, 메모리 등을 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 제 3 수집 단말 유닛(320-3)과 시리얼 랜 컨버터 (330)간 통신 및/또는 시리얼 랜 컨버터(330)와 데이터 처리 유닛(340)간 통신은 유선 또는 무선 통신일 수 있다. 또한, 도 3에서는, 제 1 내지 제 3 수집 단말 유닛(320-1 내지 320-3)이 직렬로 연결되는 것으로 도시하였으나, 직렬 및/또는 병렬이 가능하다.
또한, 센서(311-1,311-2,311-3)들의 상태 및/또는 전력구내의 상태를 촬영하여 영상 정보를 생성하는 제 1 내지 제 3 영상 촬영기(311,312,313)가 구성된다. 물론, 도 3에서는 수집 단말 유닛(320-1 내지 320-3)별로 각각 구성될 수 있으나, 하나의 영상 촬영기로 구성되는 것도 가능하다. 제 1 내지 제 3 영상 촬영기(311,312,313)는 관리자의 지시에 따라 회전이 가능한 촬영기가 사용된다. 물론, 영상 촬영기 자체로 상하, 좌우, 360˚ 회전할 수 있고, 이를 위한 회전 조립체가 별도로 구성될 수 있다.
영상 촬영기(311,312,313)는 CCTV(Closed Circuit Television), CCD(Charge-Coupled Device) 카메라, CMOS(complementary metal-oxide semiconductor) 카메라 등이 될 수 있다,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 사물 인터넷, 빅데이터, 3D 기술 융복합 현실 기반 지능형 전력구 관리 과정을 보여주는 흐름도이다. 도 4를 참조하면, 사물 인터넷 센서(도 1의 110-1 내지 110-n)가 전력구(미도시)내 설치된 설비들을 센싱하여 센싱 정보들을 생성한다. 센싱 정보들이 생성되면, 수집 단말 유닛(도 1의 120)이 상기 센싱 정보들을 수집하여 빅 데이터를 생성하여 관리서버(140)에 전송한다(단계 S410,S420,S430).
이후, 관리 서버(140)가 미리 설정되는 판정 기준 또는 수명 예측 모델을 통해 상기 빅 데이터를 분석하여 분석 정보를 생성한다. 여기서, 판정 기준 및 수명 예측 모델은 미리 설정되며, 이는 다음과정을 통해 생성된다.
1) 접속점에서의 열화진단 기준
접속점에서 전류, 진동 및 습도를 취득하는 과정, 상기 접속점 온도와의 상기 전류, 진동 및 습도의 상관관계를 도출하는 과정을 통해 상기 접속점 상호간의 열화 및 변형에 대한 열화진단 기준이 생성된다. 부연하면, 현재 배전선로 열화상진단 매뉴얼에 따르면 배전설비 열화판정기준은 아래와 같이 주위설비와 온도차에 따라 단순히 판정하고 있다.
가 공 설 비 지 중 설 비 판 정 기 준
14℃ ∼ 20℃ O/A 2℃ ∼ 4℃ O/A 열화 가능성
21℃ ∼ 60℃ O/A 5℃ ∼ 10℃ O/A 추후 결함으로 진전
> 60℃ O/A > 11℃ O/A 결함
여기서, O/A는 Over Ambient의 약어이다. 따라서, 빅 데이터를 활용하면 현행 열화 판정 기준에 접속점의 열화에 영향을 미치는 전류값, 진동값, 습도값 대비 접속점의 온도변화를 고려한 열화판정기준을 정립할 수 있게 되어 더욱 정확하게 전력설비의 결함을 적출할 수 있다.
2) 수명 예측 모델
케이블로부터 케이블 전류값 및 케이블 온도를 취득하는 과정, 상기 케이블 전류값 및 상기 케이블 온도로부터 전류값-케이블 온도의 상관관계를 도출하는 과정을 통해 상기 케이블의 열화상태 파악을 위한 수명 예측 모델이 생성된다. 이러한 수명 예측 모델에 대해서는 논문 2013 IEEE Condition Monitoring and Diagnosis Conference, "The Influence Estimation of Aging Factor in MV Cable Using Weibull Distribution and Neural Networks"등을 들 수 있다. 이에 따르면 케이블 열화 인자별 가중치 순위는 ■ 부하 변동폭, ■ 부하 상승률, ■ 사용년수, ■ 고장전 36개월 평균부하, ■ 고장전 24개월 평균부하, ■ 고장발생 3년전 평균부하 등 순으로 나타나며, 지능형 전력구 관리 시스템은 케이블 전류값에 추가하여 온도와의 상관관계 추이를 분석함에 따라 좀 더 정확한 수명예측 모델 수립이 가능하다. 부하패턴에 따른 케이블 수명의 예시를 보여주는 도면이 도 10이다. 이에 대해서는 후술하기로 한다.
위에 기술한 바와 같이, 열화 영향 분석 및 열화가속도 추정에 활용하고 잔존수명 예측 및 선별적 정밀진단 대상을 도출할 수 있다. 이를 표로 나타내면 다음과 같다.
구 분 현재 상황(As-Is) 미래 상황(To-Be)
진단대상 ㅇ 일정기간 경과 케이블ㅇ "불량"판정 케이블 ㅇ 잔존수명 4년 미만 케이블
설비교체 ㅇ 진단결과 "임박" 판정 시 교체 ㅇ 잔존수명 1년 이내 최종 확정진단 후 교체
3) 구조물에서의 누수 및 진동 원인 기준구조물의 진동값을 취득하는 과정, 배수펌프의 가동여부에 따른 배수량 추이를 취득하는 과정, 상기 구조물의 진동값과 상기 배수량 추이의 상관관계를 도출하는 과정을 통해 구조물의 상태를 파악할 수 있는 시기별 적정 배수량 판정 기준이 생성되어 누수 및 진동원인 추적을 할 수 있게 된다.
부연하면, 현재 배전 선로 검사 지침에 따르면 전력구 구조물 일상점검은 순시와 병행하여 월 1회 점검을 시행하기 때문에 전력구에 누수 발생시 즉시 인지 및 조치가 곤란한 상황이다. 전력구 누수에 의한 침수(예를 들면 수돗물 누수에 의한 전력구 침수)는 월 1회 시행하는 점검으로는 파악이 곤란하다.
따라서, 본 발명의 일실시예에서는 전력구 구조물의 진동 센서, 전력구 집수정의 수위센서 및 침수센서, 배수펌프의 가동 여부를 감시하는 감시센서를 통해 배수량 추이와 상관관계 분석을 통해 구조물의 상태를 원격으로 즉시 파악할 수 있으며, 정밀점검을 통한 누수 및 진동원인을 파악하여 보강할 수 있다.
이후, 관리 서버(140)가 상기 분석 정보를 미리 설정되는 3D 맵에 매핑하여 융복합 현실(MR: Merged Reality)로 출력한다(단계 S440). 부연하면, 전력구의 내/외부 측량을 통한 공간 정보(X·Y·Z) 자료를 먼저 취득하여 전력구 외부 지상 구조물과 전력구 내부 지하설비의 위치정보를 매칭하고, 사물 인터넷 센서의 위치정보를 반영한 로드뷰를 제작하여 3D 맵 융복합 현실(MR: Merged Reality)을 생성한다.
3D 맵으로 표현되는 전력구내 모든 설비는 객체로 구성되어 현장설비 변경시 편집이 가능하며, 사물 인터넷 센서에서 취득되는 빅데이터는 모두 3D 맵상의 해당 설비에 각각 실시간 표현된다. 비상 발생시에는 사물 인터넷 센서가 부착된 해당설비 위치로 3D 맵 화면이 바로 이동하여 설비 운영자가 직관적으로 이상 여부를 확인할 수 있다.
또한, 내/외부 설비 측량 성과물을 NDIS(New Distribution Information System) DB에 입력하여 전력설비 관리에 활용한다. NDIS란 한국전력공사에서 전력설비 관리에 사용하는 신배전 정보 시스템을 의미하며, 전력설비 도면 및 번호찰 관리, 설계 및 공사관리, 설비정보 검토 및 수정, NDIS DB 정확도/NDIS 기본도(수치지형, 지적도 등)를 관리하는 시스템이다.
한편, 관리 서버(140)는 이러한 분석 정보를 바탕으로 등급별로 안내 정보를 생성하고 이를 전송한다(단계 S450,S460). 부연하면, 등급은 관심, 요주의, 결함으로 구분될 수 있다. 온도의 경우를 예로 들면, 관심은 2℃ 이상, 요주의는 5℃ 이상, 결함은 10℃ 이상을 들 수 있다. 안내 정보는, 음성, 그래픽, 및 문자들의 조합으로 외부 및/또는 관리서버의 이용자에게 제공된다.
즉, 단말기로는 휴대폰(mobile phone), 스마트폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 퍼스널 컴퓨터(Personal Computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 내비게이션, 노트 패드, MP3 player, 등의 소형 전자 기기 등에 사용될 수 있으나, 이에 국한되지는 아니하며 본 발명에 따른 무선 전력 수신 수단이 장착되어 배터리 충전이 가능한 기기라면 충분하다.
따라서, 비상 발생전이면, 정확한 고장 예지 및 설비의 진단 정보가 실시간으로 관리가 가능하다. 또한, 비상 발생후이면, 현장 파악이 용이하여 소방서 등 유관 기관의 협조 및 신속 대응이 가능하다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 선로(Distribution Line)별 빅데이터의 그래프를 보여주는 화면예이다. 도 5를 참조하면, 선로(Distribution Line) 별로 빅데이터 그래프가 도시된다. 특히, 도 5는 각 지역별로 전력이 공급되는 전력구내 설비 온도를 보여주는 화면예이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 IoT 센서의 종합 현황을 보여주는 화면예이다. 도 6을 참조하면, 사물 인터넷 센서들에 의한 설비들의 현재 상태들이 디스플레이되고 배수펌프, 조명, 출입문, 환기팬 등 전력구 관련 현장설비를 제어할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 실사 화면이다. 도 7을 참조하면, 영상 촬영기(도 3의 311 내지 313)를 이용하여 촬영된 현장 실사 화면예이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 실시간 감시 화면예이다. 도 8을 참조하면, 각 지역별로 공급되는 전력구내 설비 상태 중 A상, B상, C상별로 온도 그래프를 보여준다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 IoT 센서의 온도 경보를 보여주는 화면예이다. 도 9를 참조하면, 일정 온도 이상이면 해당 전력구에서 대하여 경보를 출력한다.
도 10은 본 발명의 일시예에 따른 부하패턴에 따른 케이블 수명의 예시를 보여주는 그래프이다. 도 10을 참조하면, 설치 15년 경과후 고장 발생 그래프 및 설치 24년 경과후 고장 발생 그래프가 도시된다. 이 그래프에서 x축은 기간(월)을 나타내고, y축은 부하 전류를 나타낸다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 3D 전력 설비의 편집기 화면예이다. 도 11을 참조하면, 사용자는 이 편집기 화면에서 전력구 위치의 선택, 전력구에 대한 설비의 선택, 배치 등을 편집할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 화재 위험 경보의 화면예이다. 도 12를 참조하면, 특정 전력구 중 양산 3D/L에 화재 경보를 알리는 화면예이다.
명세서에 기재된 "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 하드웨어 구현에 있어, 상술한 기능을 수행하기 위해 디자인된 ASIC(application specific integrated circuit), DSP(digital signal processing), PLD(programmable logic device), FPGA(field programmable gate array), 프로세서, 제어기, 마이크로프로세서, 다른 전자 유닛 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 소프트웨어 구현에 있어, 상술한 기능을 수행하는 모듈로 구현될 수 있다. 소프트웨어는 메모리 유닛에 저장될 수 있고, 프로세서에 의해 실행된다. 메모리 유닛이나 프로세서는 당업자에게 잘 알려진 다양한 수단을 채용할 수 있다.
본 발명에 따른 사물 인터넷, 빅데이터, 3D 기술 융복합 현실 기반 지능형 전력구 관리 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.
상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.
상기 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관등의 전송 매체일 수도 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

Claims (20)

  1. 전력구내 설치된 설비들을 센싱하여 센싱 정보들을 생성하는 다수의 사물 인터넷 센서;
    상기 센싱 정보들을 수집하여 빅 데이터를 생성하는 수집 단말 유닛; 및
    미리 설정되는 판정 기준 또는 수명 예측 모델을 통해 상기 빅 데이터를 분석하여 분석 정보를 생성하고, 상기 분석 정보를 미리 설정되는 3D 맵에 매핑하여 융복합 현실(MR: Merged Reality)로 출력하는 관리 서버;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 사물 인터넷, 빅데이터, 3D 기술 융복합 현실 기반 지능형 전력구 관리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 관리 서버는,
    상기 빅 데이터를 수집하는 수집 모듈;
    미리 설정되는 판정 기준 및 수명 예측 모델을 통해 상기 빅 데이터를 분석하여 분석 정보를 생성하는 분석 모듈; 및
    상기 분석 정보를 미리 설정되는 3D 맵에 매핑하여 융복합 현실(MR: Merged Reality)로 출력하는 처리 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 사물 인터넷, 빅데이터, 3D 기술 융복합 현실 기반 지능형 전력구 관리 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 설비들은 케이블의 접속점, 케이블 및 구조물 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 사물 인터넷, 빅데이터, 3D 기술 융복합 현실 기반 지능형 전력구 관리 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 판정 기준은, 상기 접속점에서의 열화진단 기준이며, 상기 열화진단 기준은 상기 접속점에서 취득된 전류, 진동 및 습도 정보와 접속점 온도의 상관관계가 도출됨으로써 상기 접속점 상호간의 열화 또는 변형을 분석하기 위해 미리 수립되는 것을 특징으로 하는 사물 인터넷, 빅데이터, 3D 기술 융복합 현실 기반 지능형 전력구 관리 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 수명 예측 모델은, 취득된 케이블 전류값 및 케이블 온도로부터 케이블 전류값-온도의 상관관계를 도출함으로써 상기 케이블의 열화 상태를 파악하기 위해 상기 케이블의 수명 예측을 미리 수립하는 것을 특징으로 하는 사물 인터넷, 빅데이터, 3D 기술 융복합 현실 기반 지능형 전력구 관리 시스템.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 판정 기준은, 상기 구조물에서의 누수 및 진동 원인 기준이며, 취득된 상기 구조물의 진동값과, 배수펌프의 가동여부에 따라 취득된 배수량 추이의 상관관계를 통해 상기 구조물의 상태를 파악하기 위해 수립되는 것을 특징으로 하는 사물 인터넷, 빅데이터, 3D 기술 융복합 현실 기반 지능형 전력구 관리 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 융복합 현실(MR: Merged Reality)은 미리 측량된 상기 전력구 내부 및 외부의 공간 정보와 상기 3D 맵이 합성된 것을 특징으로 하는 사물 인터넷, 빅데이터, 3D 기술 융복합 현실 기반 지능형 전력구 관리 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 설비들에 대한 이미지 실사를 촬영하여 이미지 실사 촬영 정보를 생성하는 영상 촬영기들;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사물 인터넷, 빅데이터, 3D 기술 융복합 현실 기반 지능형 전력구 관리 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 관리 서버는 상기 이미지 실사 촬영 정보에 해당 사물 인터넷 센서들의 위치 정보를 반영하여 로드뷰를 생성하는 것을 특징으로 하는 사물 인터넷, 빅데이터, 3D 기술 융복합 현실 기반 지능형 전력구 관리 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상가 관리 서버는 상기 분석 정보에 따라 등급별로 안내 정보를 생성하여 외부로 전송하며, 상기 안내 정보는, 음성, 그래픽, 및 문자 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 사물 인터넷, 빅데이터, 3D 기술 융복합 현실 기반 지능형 전력구 관리 시스템.
  11. (a) 다수의 사물 인터넷 센서가 전력구내 설치된 설비들을 센싱하여 센싱 정보들을 생성하는 단계;
    (b) 수집 단말 유닛이 상기 센싱 정보들을 수집하여 빅 데이터를 생성하는 단계;
    (c) 관리 서버가 미리 설정되는 판정 기준 또는 수명 예측 모델을 통해 상기 빅 데이터를 분석하여 분석 정보를 생성하는 단계; 및
    (d) 상기 관리 서버가 상기 분석 정보를 미리 설정되는 3D 맵에 매핑하여 융복합 현실(MR: Merged Reality)로 출력하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 사물 인터넷, 빅데이터, 3D 기술 융복합 현실 기반 지능형 전력구 관리 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 관리 서버는,
    상기 빅 데이터를 수집하는 수집 모듈;
    미리 설정되는 판정 기준 및 수명 예측 모델을 통해 상기 빅 데이터를 분석하여 분석 정보를 생성하는 분석 모듈; 및
    상기 분석 정보를 미리 설정되는 3D 맵에 매핑하여 융복합 현실(MR: Merged Reality)로 출력하는 처리 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 사물 인터넷, 빅데이터, 3D 기술 융복합 현실 기반 지능형 전력구 관리 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 설비들은 케이블의 접속점, 케이블 및 구조물 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 사물 인터넷, 빅데이터, 3D 기술 융복합 현실 기반 지능형 전력구 관리 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 판정 기준은, 상기 접속점에서의 열화진단 기준이며, 접속점에서 전류, 진동 및 습도를 취득하는 단계; 및 상기 접속점 온도와의 상기 전류, 진동 및 습도의 상관관계를 도출하는 단계;로부터 상기 접속점 상호간의 열화 및 변형을 분석하여 생성되는 것을 특징으로 하는 사물 인터넷, 빅데이터, 3D 기술 융복합 현실 기반 지능형 전력구 관리 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 수명 예측 모델은, 상기 케이블로부터 케이블 전류값 및 케이블 온도를 취득하는 단계; 및 상기 케이블 전류값 및 상기 케이블 온도로부터 전류값-케이블 온도의 상관관계를 도출하는 단계;로부터 상기 케이블의 열화상태를 파악해 수명을 예측하여 생성되는 것을 특징으로 하는 사물 인터넷, 빅데이터, 3D 기술 융복합 현실 기반 지능형 전력구 관리 시스템.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 판정 기준은, 상기 구조물에서의 누수 및 진동 원인 기준이며, 상기 구조물의 진동값을 취득하는 단계; 및 상기 배수펌프의 가동여부에 따른 배수량 추이를 취득하는 단계; 및 상기 구조물의 진동값과 상기 배수량 추이의 상관관계를 도출하는 단계;로부터 상기 구조물의 상태를 파악하여 생성되는 것을 특징으로 하는 사물 인터넷, 빅데이터, 3D 기술 융복합 현실 기반 지능형 전력구 관리 방법.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 융복합 현실(MR: Merged Reality)은 미리 측량된 상기 전력구 내부 및 외부의 공간 정보와 상기 3D 맵이 합성된 것을 특징으로 하는 사물 인터넷, 빅데이터, 3D 기술 융복합 현실 기반 지능형 전력구 관리 방법.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 설비들에 대한 이미지 실사를 촬영하여 이미지 실사 촬영 정보를 생성하는 영상 촬영기들;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사물 인터넷, 빅데이터, 3D 기술 융복합 현실 기반 지능형 전력구 관리 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 관리 서버는 상기 이미지 실사 촬영 정보에 해당 사물 인터넷 센서들의 위치 정보를 반영하여 로드뷰를 생성하는 것을 특징으로 하는 사물 인터넷, 빅데이터, 3D 기술 융복합 현실 기반 지능형 전력구 관리 방법.
  20. 제 11 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 따른 사물 인터넷, 빅데이터, 3D 기술 융복합 현실 기반 지능형 전력구 관리 방법을 실행하는 프로그램 코드를 저장한 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
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