WO2021172661A1 - 산업설비 및 장치 감시 경보 시스템 및 그 방법 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an industrial equipment and device monitoring and alarm system and a method therefor, and more particularly, to a monitoring target for facilities and devices used in various industrial sites, a signal generated from the monitoring target, and a monitoring target. It relates to a system and method for monitoring and alarming industrial equipment and devices to ensure safety by real-time monitoring and alarming of abnormal phenomena using image data.
- Facilities and devices built in various industrial sites or everyday spaces may experience abnormal phenomena or situations such as fire, gas, theft, unauthorized intrusion, emergency situations, and violations of laws due to internal and external factors during the operation process.
- an image monitoring system using a camera or a monitoring system using a sensor is constructed and applied.
- Korean Patent Registration No. 10-0323651 includes a monitoring device driving unit that moves in space around a monitoring target area, and a camera installed on the monitoring device driving unit to rotate a monitoring target in the monitoring target area at a predetermined rotation angle and photographing, An unmanned monitoring device that transmits a video signal captured by the camera wirelessly after signal processing, a management device that receives the video signal transmitted from the unmanned monitoring device, processes the signal and displays it on the screen, and an unmanned monitoring device and management device
- An unmanned video surveillance system including a wireless communication network that can transmit and receive signals to and from each other is configured.
- Korean Patent Registration No. 10-1167439 discloses a plurality of detection means provided in each of a plurality of transmission facilities including a transmission tower and a transmission line to detect physical information of the transmission line, and a transmission facility obtained from the detection means
- a transmission facility monitoring system including a server is configured.
- Korean Patent Registration No. 10-0781133 discloses a camera that is installed to be exposed to the outside in a road traffic safety facility and takes pictures of the surroundings, and at least one installed on the side of the camera to detect the distance from the object an object detection sensor that outputs an event signal when an object touches it; a digital video recorder installed inside a road traffic safety facility that stores the image input from the camera in a separate storage means when an event signal is input from the object detection sensor; , constitute a video surveillance system for road traffic safety facilities including solar panels installed to be exposed to the outside in road traffic safety facilities.
- the industrial equipment and device monitoring system to which the prior art is applied as described above is in the form of an image monitoring system using a camera or a monitoring system using a sensor, and is applied to various industrial sites.
- the conventional video surveillance system requires a lot of manpower and time to operate the monitoring system because the monitoring personnel visually check the images taken from industrial equipment and devices to determine whether an abnormality has occurred, as well as the occurrence of any abnormalities occurring in or around the monitoring target.
- the monitoring accuracy and efficiency are low, such as there is a limit to confirming only abnormalities caused by visual and external factors.
- a monitoring system using a sensor is only at the level of detecting a physical change in a facility or device to be monitored, such as heat, light, temperature, pressure, and sound, using the sensor, so for example, an abnormal phenomenon for an arbitrary set value, or an intelligent There is a problem in that it is practically impossible to monitor abnormal situations that require recognition or judgment.
- the industrial equipment and device monitoring alarm system 100 which is constructed to monitor abnormal phenomena or situations by connecting with the monitoring target 101 including industrial equipment and devices,
- a signal set-up unit 130 for setting a monitoring method to recognize a specific signal from an external signal and image data in conjunction with the operation set-up unit 110 and the image unit 120;
- a setting unit 150 consisting of a display device so that an administrator sets abnormal conditions and monitors in real time in conjunction with the signal set-up unit 130 and the analysis unit 140, the abnormal phenomenon of the monitoring target is detected automatically and more precisely in real time. It is possible to achieve the purpose of monitoring and alarming.
- the present invention provides a monitoring alarm system using an external signal generated from a monitoring target such as facilities and devices built in various industrial sites or daily spaces and an image recognition signal obtained by photographing the monitoring target, thereby providing an internal monitoring system in the operation process of the facilities and devices. , It has the advantage of preparing for accidents and securing safety by monitoring and alerting abnormal phenomena or situations such as fire, gas leakage, theft, unauthorized intrusion, emergency situations, and violations of laws in real time caused by external factors.
- the present invention provides various operation methods and signal recognition configurations according to the monitoring area of the monitoring target facility and device to enable more precise monitoring, thereby significantly improving monitoring efficiency and accuracy, and reducing required manpower and time. can promote
- FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an industrial equipment and device monitoring and alarm system according to the present invention.
- FIGS. 2 to 6 are diagrams illustrating a monitoring method by a signal set-up unit of an industrial facility and device monitoring and alarm system.
- FIG. 7 is a flowchart illustrating a schematic flow of an industrial facility and device monitoring and alarm method according to the present invention.
- Industrial equipment and device monitoring alarm system and method to which the technology of the present invention is applied by setting equipment and devices used in various industrial sites as monitoring targets, signals generated from monitoring targets, and abnormal phenomena from images captured by monitoring targets Or, note that it relates to a technique for real-time monitoring and recognizing the situation, and for storing and managing signal data and image data before and after the time of occurrence for a set time.
- the industrial facility and device monitoring and alarm system 100 of the present invention is connected with the monitoring target 101 including industrial facilities and devices to monitor the monitoring target in real time while monitoring fire, gas, theft, unauthorized intrusion, emergency situations, laws and regulations.
- the operation set-up unit 110, the image unit 120, the signal set-up unit 130, and the analysis unit 140 and the setting unit 150 is specifically as follows.
- the operation setup unit 110 is configured to receive an external signal generated from the monitoring target by establishing a physical connection to the monitoring target.
- the operation setup unit 110 includes a terminal terminal module, a controller module, a self-image recognition module, a wireless sensor module, a barcode module, and a communication port module.
- the terminal terminal module is composed of a contact or non-contact terminal for connecting a monitoring target and an analog signal, and a unique signal method is designated for each terminal block, and is configured internally so that each monitoring algorithm operates in conjunction with a designated hardware terminal block.
- an analog signal DC24V
- the movement status of the monitoring target is monitored during the time before and after the occurrence that is set based on the time when the signal is recognized according to the designated signal method. It is prepared to be saved as a video file.
- the terminal terminal module can be applied to an external analog signal generating circuit, for example, a contact or non-contact (switch, relay)-based device, a PLC-based controller, a PC-based controller, and a microcomputer-based controller. , the video analysis and monitoring method can be applied.
- an external analog signal generating circuit for example, a contact or non-contact (switch, relay)-based device, a PLC-based controller, a PC-based controller, and a microcomputer-based controller.
- the video analysis and monitoring method can be applied.
- the controller module is provided to communicate with a controller including a PLC-based controller, a PC-based controller, or a microcomputer-based controller mounted on a monitoring target.
- the controller module communicates with each controller in real time through Ethernet, RS232, or terminal block, and when each PLC memory area signal or command preset according to the characteristics of each controller is recognized in the operation setup unit, each 's monitoring algorithm is internally configured to operate.
- a signal recognized as an abnormal phenomenon is interlocked with a monitoring algorithm and a signal determined to be an abnormal phenomenon is recognized, it is provided to store the movement state of the monitoring target as an image file for the time before and after the occurrence set based on the recognized time point, and time over Method, rising edge counter method, shooting method, video analysis and monitoring method can be applied.
- the controller module for example, in the case of a PLC-based controller, the administrator can set the memory area range to be stored in the PLC in advance when an abnormal phenomenon occurs, and when a signal determined as an abnormal phenomenon is recognized, the occurrence set based on the recognized time point It is provided to record each memory data state of the PLC set during the before and after time according to the set reading time and store it as a file according to the lapse of time.
- the self-image recognition module is provided to connect with the image unit 120 to receive real-time filmed image data.
- the self-image recognition module for example, is an AI camera that shoots a monitoring target, imitating a human neural network, and interlocks an operation algorithm that determines the normal and abnormal status of the monitoring area. be prepared to monitor.
- the wireless sensor module is provided to receive sensing information from a wireless sensor mounted on a monitoring target.
- the wireless sensor module is provided with or connected to the external interface of the system of the present invention, and sensing information, such as weight, gas leakage, transmitted from the wireless sensor installed in the monitoring target by connecting the wireless sensor through Ethernet, RS232 or USB. , concentration, temperature, motion, vibration, etc., are provided so that monitoring is carried out by judging an abnormal state when it is outside the set value of the wireless sensor area set by the administrator or when a physical signal of the wireless sensor is recognized. method, image analysis and monitoring method can be applied.
- the barcode module is provided to connect with a barcode or QR code scan reader mounted on a monitoring target.
- the barcode module is connected to the scanner through Ethernet, RS232, or USB.
- the reader uses a signal that reads the barcode normally and recognizes it as an abnormal phenomenon or condition based on the time the barcode is read, so that signal monitoring is performed. , the case method, and the video analysis and monitoring method can be applied.
- the communication port module is provided to connect and communicate with a PC mounted on a monitoring target.
- the communication port module communicates with a PC through Ethernet, RS232, or a terminal block to monitor signals such as string commands.
- the imaging unit 120 is configured to collect image data by photographing the monitoring target in real time.
- the imaging unit 120 is an AI camera that monitors a monitoring area of a monitoring target in real time, and may be configured by linking an algorithm for determining a normal state and an abnormal state of a monitoring area by simulating a human neural network.
- the signal set-up unit 130 is configured to set a monitoring method to recognize a specific signal from an external signal and image data in conjunction with the operation set-up unit 110 and the image unit 120 .
- the monitoring method set by the signal setup unit 130 includes a time-over method, a rising edge counter method, a shooting method, a self-image recognition method, an image analysis monitoring method, and a wireless sensor method.
- the time-over method is a detection method for recognizing an abnormal phenomenon or situation according to whether a specific signal is recognized within the allowable error time range in the monitoring time area designated by the administrator.
- the administrator designates the operation time of a specific area to be monitored, and then recognizes the signal t0 at the start time of the specified specific area, the set monitoring time area t0 ⁇ If the specific signal t1 to be monitored is not recognized within the set allowable error time (td ⁇ t+d) within tn), it is recognized as an abnormal phenomenon or situation.
- the rising edge counter method in the monitoring time area designated by the administrator, the time over which a specific signal is recognized according to the time-over method is set as the monitoring interval, and the number of rising edges of the specific signal in the monitoring interval is accumulated. It is a detection method that sums up the number of edge signals and recognizes them as abnormal phenomena or situations by comparing them with a preset number of edge signals.
- the rising edge counter method recognizes the set specific signal t1 from the time when the signal t0 at the start time is recognized within the monitoring time area t0 to tn set by the administrator. It is a method of accumulating and summing the number of rising signals of specific signals (t1) within the previously set monitoring time range (t0 ⁇ t1), comparing it with a preset number, and recognizing an abnormal shape or situation in case of inconsistency.
- the incident method is a detection method that recognizes an abnormal phenomenon or situation depending on whether the monitoring signal set in the monitoring time area designated by the administrator after setting the monitoring method and the monitoring signal is a rising edge.
- the shooting method can be applied in the same way as barcode reading and PC method.
- the self-image recognition method is a detection method of recognizing a phenomenon in which a change is detected in the monitoring time area designated by the administrator from the image data captured in real time by the image unit 120 as a signal by the artificial intelligence and recognizing it as an abnormal phenomenon or situation. am.
- the self-image recognition method sets a monitoring area of a monitoring target by simulating a human neural network (AI), and when the status change of the monitoring area deviates from the normal value while monitoring the monitoring area in real time
- AI human neural network
- a deep learning method that recognizes that a change in the monitoring area has occurred and judges the state in which the change is detected as an abnormal phenomenon or situation. How to save it as a file.
- the video analysis monitoring method stores the master image when the monitoring area of the monitoring target is in the normal state, sets the boundary values when the monitoring area is in the normal state and the abnormal state, and then detects the signal set by the administrator.
- the video analysis monitoring method stores the master image when the monitoring area of the monitoring target is in the normal state, sets the boundary values when the monitoring area is in the normal state and the abnormal state, and then detects the signal set by the administrator.
- the similarity between the two images exceeds the boundary value, it is judged as an abnormal phenomenon or situation, and the movement status of the monitoring target is saved as an image file for the time before and after the occurrence set at that time.
- PLC personal computer
- PC barcode scanner
- the wireless sensor method compares the sensed information transmitted from the wireless sensor mounted on the monitoring target with the wireless sensor area setting value defined by the administrator, or an abnormal phenomenon or situation according to the presence or absence of an abnormality in the physical signal of the wireless sensor. It is a method of perception.
- the wireless sensor method receives sensing information sensed by the wireless sensor of the monitoring target, for example, information such as weight, gas leakage, concentration, temperature, motion, vibration, and sets the wireless sensor area defined by the administrator. It is a method of recognizing an abnormal phenomenon or situation when the value does not match, or recognizing a physical signal of a wireless sensor, such as an electrical or mechanical continuity or contact signal.
- the analysis unit 140 is configured to recognize an abnormal phenomenon or situation corresponding to the abnormal condition from the monitoring target by loading a computer program including a monitoring method algorithm applied according to the setting value of the signal setup unit 130 .
- the analysis unit 140 includes signal and image processing, operation and image comparison algorithms, and may include a storage medium.
- the analysis unit 140 stores signal data and image data upon recognizing an abnormal phenomenon or situation, and transmits it to a predetermined control server for management.
- a method of storing the signal as the recognized date and time of occurrence and a method of storing it as a barcode serial number can be selectively applied.
- the analysis unit 140 transmits an output signal to the outside upon recognizing an abnormal phenomenon or situation to notify an emergency situation to, for example, a designated 119 control center, emergency room, situation room, smart phone, etc., or transmit a signal to various alarm devices. This includes a function to stop the monitoring target controller or alert the manager through a buzzer or lamp.
- the setting unit 150 is configured as a display device so that an administrator sets an abnormal condition and monitors it in real time by interworking with the signal setting unit 130 and the analysis unit 140 .
- the setting unit 150 provides UI and UX screens, and it is preferable to configure the touch screen method to be applied.
- the industrial equipment and device monitoring and alarm system is configured to perform the following operations in common when a monitoring event occurs by the above configuration.
- an event occurrence alarm (alarm) signal is output to the outside, and may be provided in the form of a contact point or a smartphone push alarm, and a communication signal (calling, external device communication) method.
- the memory area of the PLC that the administrator wants to record and the PLC memory information that the size is set is stored in the PLC memory area for the time before and after the set occurrence time. Configure it to be saved as a data file.
- a stored file such as an image or PLC memory data is transmitted to the control server, and the method of storing the saved file name as the date and time of occurrence or the method of storing the barcode serial number as described above is selectively applied. and configure it to be saved.
- the industrial equipment and device monitoring and alarm method includes an operation setup step (S10), a condition setup step (S20), a signal setup step (S30), a monitoring mode start step (S40), and a recognition step (S50) And, a monitoring generating step (S60) and a monitoring data generating step (S70) are included.
- the operation setup step (S10) is a step of establishing a connection in the operation setup unit 110 according to the type of industrial equipment or device to be monitored.
- the operation setup unit 110 selects an operation method from among a terminal terminal module, a controller module self-image recognition module, a wireless sensor module, a barcode module, and a communication port module.
- the condition setting step (S20) is a step of setting conditions including a specific signal, a monitoring signal, a data storage time, and a sensing sensitivity in conjunction with the setting unit 150 and the analysis unit 140 .
- the signal setup step ( S30 ) is a step of setting a monitoring method in the signal setup unit 130 to recognize a specific signal from an external signal to be detected or image data of the video unit 120 .
- the signal setup unit selects a monitoring method from among the time-over method, the rising edge counter method, the incident method, the self-image recognition method, the video analysis monitoring method, and the wireless sensor method.
- the monitoring mode starting step (S40) is a step of starting a real-time monitoring mode when the setup is completed, receiving a signal from a monitoring target, and collecting real-time image data.
- the recognition step (S50) is a step in which the analysis unit 140 recognizes a signal and a condition or recognizes a state change and waits.
- the monitoring generation step ( S60 ) is a step in which an abnormal phenomenon or situation occurs in the monitoring target and is recognized by the analysis unit 140 .
- the analysis unit 140 notifies the emergency situation to the designated 119 control center, emergency room, situation room, smart phone, etc. through external output at the same time as recognition, or sends an alarm signal to stop the monitoring target controller, or to the manager through a buzzer or lamp It is configured to perform the alarming step (S61).
- the analysis unit 140 edits the signal data and image data for the monitoring section (ts-t1 to ts-t2) before and after the specific signal or the monitoring signal is generated and stored in the storage medium. This is the saving step.
- Industrial equipment and device monitoring alarm system and method according to the present invention are abnormal phenomena or A system for monitoring the situation in real time is provided.
- the present invention has the advantage of enabling more precise monitoring and remarkably improving the monitoring efficiency and accuracy compared to the prior art by providing various operation methods and signal recognition configurations according to the monitoring area of the facility and device to be monitored.
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Abstract
본 발명은 산업설비 및 장치 감시 경보 시스템 및 그 방법에 관한 발명으로, 산업설비 및 장치를 포함하는 감시대상(101)과 연결하여 비정상적인 현상 또는 상황을 감시하도록 구축하는 산업설비 및 장치 감시 경보 시스템(100)에 있어서, 감시대상에 물리적인 연결을 설정하여 감시대상에서 발생하는 외부신호를 수신하는 동작셋업부(110)와, 감시대상을 실시간 촬영하여 영상데이터를 수집하는 영상부(120)와, 동작셋업부(110) 및 영상부(120)와 연동하여 외부신호 및 영상데이터로부터 특정 신호를 인지하도록 감시방식을 설정하는 신호셋업부(130)와, 신호셋업부(130)의 설정치에 따라서 적용되는 감시방식 알고리즘을 포함하는 컴퓨터 프로그램을 탑재하여 감시대상으로부터 비정상조건에 상응하는 비정상적인 현상 또는 상황을 인지하는 분석부(140)와, 신호셋업부(130) 및 분석부(140)와 연동하여 관리자가 비정상조건을 설정하고 실시간 감시하도록 디스플레이 장치로 이루어지는 설정부(150)를 포함하여 구성함에 따라 실시간 자동으로 보다 정밀하게 감시대상의 비정상적인 현상을 감시하고 경보할 수 있는 것이 특징이다.
Description
본 발명은 산업설비 및 장치 감시 경보 시스템 및 그 방법에 관한 발명으로, 더욱 상세하게는 각종 산업현장에 사용되는 설비 및 장치를 감시대상으로 하여, 감시대상에서 발생하는 신호, 및 감시대상을 촬영한 영상데이터를 이용하여 비정상적인 현상을 실시간 감시하고 경보하도록 구성함으로써 안전을 확보하도록 하는 산업설비 및 장치 감시 경보 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
각종 산업현장이나 일상 공간에 구축되는 설비 및 장치들은 운용 과정에서 내, 외부적 요인에 의해 화재, 가스, 도난, 무단 침입, 응급상황, 법규 위반 등의 비정상적인 현상이나 상황이 발생할 수 있다.
일반적으로 이러한 산업설비 및 장치의 비정상적인 상태는 대부분 예기치 않게 발생하는 경우가 다수이고, 특히 인력에 의해 감시하기 어려운 케이스도 빈번하므로 단순히 점검인력을 현장에 배치하여 육안에 의존한 감시 체계는 정확도 및 효율성이 낮은 한계가 있다.
따라서, 대부분의 산업현장에는 카메라를 이용한 영상 감시 시스템 또는 센서를 이용한 감시 시스템을 구축하여 적용되고 있다.
예컨대, 한국등록특허 제 10 - 0323651 호에는 감시 대상 영역 주위를 공간 이동하는 감시장치 구동부 및 감시장치 구동부상에 설치되어 감시 대상 영역 내의 감시 대상을 소정의 회전각으로 회전하면서 촬영하는 카메라를 구비하고 카메라가 촬영한 영상 신호를 신호 처리한 후 무선으로 전송하는 무인 감시장치와, 무인 감시장치에서 전송하는 영상 신호를 수신받아 신호 처리한 후 화면상에 디스플레이 하는 관리장치와, 무인 감시장치와 관리장치 상호간에 신호를 송수신할 수 있도록 하는 무선 통신망을 포함하는 무인 영상감시 시스템을 구성한다.
다른 예로서, 한국등록특허 제 10 - 1167439 호에는 송전탑과 송전선로를 포함하는 다수의 송전설비 각각에 구비되어 송전선로의 물리적 정보를 감지하기 위한 다수의 감지수단과, 감지수단에서 획득한 송전설비의 물리적 정보를 제공받아 무선통신으로 전송하기 위한 무선전송장치와, 무선전송장치로부터 송전설비의 물리적 정보를 제공받아 데이터베이스화하고 해당 정보를 실시간으로 모니터링하여 무선전송장치로 제어신호를 제공하는 중앙관리서버를 포함하는 송전설비 감시 시스템을 구성한다.
또 다른 예로서, 한국등록특허 제 10 - 0781133 호에는 도로교통 안전시설에서 외부로 노출되도록 설치되어 주변 영상을 촬영하는 카메라와, 카메라의 측면에 적어도 1개 이상 설치되어 물체와의 이격 거리를 감지하여 물체가 접촉시 이벤트 신호를 출력하는 물체 감지 센서와, 도로교통 안전시설의 내부에 설치되어 물체 감지 센서로부터 이벤트 신호가 입력되면 카메라로부터 입력되는 영상을 별도의 저장 수단에 저장시키는 디지털 비디오 레코더와, 도로교통 안전시설에서 외부로 노출되도록 설치되는 태양 전지판을 포함하는 도로교통 안전시설의 영상감시시스템을 구성한다.
상기와 같은 종래 기술이 적용되는 산업설비 및 장치 감시 시스템은 카메라를 이용한 영상 감시 시스템, 또는 센서를 이용한 감시 시스템의 형태로 이루어져 각종 산업 현장에 적용되고 있다.
그러나, 종래의 영상 감시 시스템은 산업설비 및 장치를 촬영한 영상을 모니터링 인력이 육안으로 확인하여 이상 발생유무를 판단하므로 감시 시스템의 운용에 많은 인력과 시간이 소요됨은 물론, 감시대상 또는 주변에 발생한 시각적, 외부적인 요인에 의한 이상만을 확인하는 한계가 있는 등 감시 정확도 및 효율이 낮은 단점이 있는 실정이다.
또한, 센서를 이용한 감시 시스템은 센서를 이용해 열, 빛, 온도, 압력, 소리 등 감시대상 설비 또는 장치의 물리적인 변화를 감지하는 수준에 그치므로, 예컨대 임의의 설정치에 대한 비정상적인 현상, 혹은 지능적인 인지나 판단이 요구되는 비정상적 상황에 대한 감시는 사실상 불가능한 문제점이 있다.
본 발명에서는, 산업설비 및 장치를 포함하는 감시대상(101)과 연결하여 비정상적인 현상 또는 상황을 감시하도록 구축하는 산업설비 및 장치 감시 경보 시스템(100)에 있어서,
감시대상에 물리적인 연결을 설정하여 감시대상에서 발생하는 외부신호를 수신하는 동작셋업부(110)와,
감시대상을 실시간 촬영하여 영상데이터를 수집하는 영상부(120)와,
상기 동작셋업부(110) 및 영상부(120)와 연동하여 외부신호 및 영상데이터로부터 특정 신호를 인지하도록 감시방식을 설정하는 신호셋업부(130)와,
상기 신호셋업부(130)의 설정치에 따라서 적용되는 감시방식 알고리즘을 포함하는 컴퓨터 프로그램을 탑재하여 감시대상으로부터 비정상조건에 상응하는 비정상적인 현상 또는 상황을 인지하는 분석부(140)와,
상기 신호셋업부(130) 및 분석부(140)와 연동하여 관리자가 비정상조건을 설정하고 실시간 감시하도록 디스플레이 장치로 이루어지는 설정부(150)를 포함함으로써 실시간 자동으로 보다 정밀하게 감시대상의 비정상적인 현상을 감시하고 경보할 수 있는 목적 달성이 가능하다.
본 발명은 각종 산업현장이나 일상 공간에 구축되는 설비 및 장치 등의 감시대상에서 발생하는 외부신호 및 감시대상을 촬영한 영상인식 신호에 의한 감시 경보 시스템을 제공하여, 설비 및 장치의 운용 과정에서 내, 외부적 요인에 의해 발생하는 화재, 가스누출, 도난, 무단 침입, 응급상황, 법규 위반 등의 비정상적인 현상이나 상황을 실시간으로 감시하고 경보함으로써 사고에 대비하고 안전을 확보하도록 하는 이점이 있다.
본 발명은 감시대상 설비 및 장치의 감시 영역에 따라서 다양한 동작 방식 및 신호 인지 구성을 제공하여 보다 정밀한 감시가 가능하도록 구성함으로써 감시 효율 및 정확도를 현저히 향상하고 소요 인력 및 시간을 축소하는 등의 다양한 효과를 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 산업설비 및 장치 감시 경보 시스템의 개략적인 구성을 도시한 블록도.
도 2 내지 도 6은 산업설비 및 장치 감시 경보 시스템의 신호셋업부에 의한 감시방식을 도시한 구성도.
도 7은 본 발명에 따른 산업설비 및 장치 감시 경보 방법의 개략적인 흐름을 도시한 플로우차트도.
본 발명의 기술이 적용되는 산업설비 및 장치 감시 경보 시스템 및 그 방법은 각종 산업현장에 사용되는 설비 및 장치를 감시대상으로 하여 감시대상에서 발생하는 신호, 및 감시대상을 촬영한 영상으부터 비정상적인 현상 또는 상황을 실시간 감시 및 인지하고 설정된 시간 동안 발생시점 전, 후의 신호데이터 및 영상데이터를 저장 및 관리하도록 구성하는 기술에 관한 것임을 주지한다.
이를 위한 본 발명의 산업설비 및 장치 감시 경보 시스템(100)은 산업설비 및 장치를 포함하는 감시대상(101)과 연결하여 감시대상을 실시간 감시하면서 화재, 가스, 도난, 무단 침입, 응급상황, 법규 위반 등의 비정상적인 현상 또는 상황을 감시하여 사고 발생에 대비하고 안전을 확보하도록 하는 시스템으로써 동작셋업부(110)와, 영상부(120)와, 신호셋업부(130)와, 분석부(140)와, 설정부(150)를 포함하여 구성하며 구체적으로는 하기와 같다
상기 동작셋업부(110)는 감시대상에 물리적인 연결을 설정하여 감시대상에서 발생하는 외부신호를 수신하도록 구성한다.
상기 동작셋업부(110)는 터미널단자모듈과, 컨트롤러모듈과, 셀프영상인식모듈과, 무선센서모듈과, 바코드모듈과, 통신포트모듈을 포함한다.
상기 터미널단자모듈은 감시대상과 아날로그 신호 연결을 위한 유접점 또는 무접점 단자로 이루어지고 각각의 단자대에는 고유의 신호방식이 지정되어 지정된 하드웨어 단자대와 연동하여 각각의 감시 알고리즘이 동작하도록 내부적으로 구성된다. 단자대에서 감시대상으로부터 아날로그 신호(DC24V)를 인지하거나 또는 접점 신호를 통해 정해진 단자대에 아날로그 신호 인지시 지정된 신호방식에 따라 신호가 인지된 시점 기준으로 설정된 발생 전, 후 시간동안 감시대상의 움직임 상태를 영상파일로 저장하도록 구비한다.
상기 터미널단자모듈은 외부 아날로그신호 발생회로, 예컨대 유접점, 무접점(스위치, 릴레이) 기반의 장치나, PLC기반 컨트롤러, PC기반 컨트롤러, 마이컴 기반 컨트롤러에 적용할 수 있으며, 타임오버방식, 삿건방식, 영상분석감시방식을 적용할 수 있다.
상기 컨트롤러모듈은 감시대상에 탑재되는 PLC기반 컨트롤러, PC기반 컨트롤러, 또는 마이컴기반 컨트롤러를 포함한 컨트롤러와 통신하도록 구비한다. 컨트롤러모듈은 각각의 컨트롤러와 이더넷, RS232, 또는 단자대를 통해 실시간 통신을 하면서 각각의 컨트롤러 특성에 맞게 미리 설정해 둔 각각의 PLC 메모리 영역 신호 또는 명령어가 동작셋업부에 인지되면 관리자가 선택한 신호방식으로 각각의 감시 알고리즘이 동작하도록 내부적으로 구성된다. 비정상적인 현상으로 인지되는 신호와 감시 알고리즘이 연동하여 비정상적인 현상으로 판단되는 신호가 인지되면 인지된 시점을 기준으로 설정된 발생 전, 후 시간 동안 감시대상의 움직임 상태를 영상 파일로 저장하도록 구비하며, 타임오버방식, 라이징엣지카운터방식, 삿건방식, 영상분석감시방식을 적용할 수 있다.
상기 컨트롤러모듈은 예컨대, PLC기반 컨트롤러의 경우 관리자가 미리 비정상적인 현상일 때 PLC의 저장하고자 하는 메모리 영역 범위를 설정하여 지정할 수 있고, 비정상적인 현상으로 판단되는 신호가 인지되면 인지된 시점을 기준으로 설정된 발생 전, 후 시간 동안 설정된 PLC의 각각의 메모리 데이터 상태를 설정된 리딩타임(reading time)에 따라서 시간 경과에 따라 기록하여 파일로 저장하도록 구비한다.
상기 셀프영상인식모듈은 영상부(120)와 연결하여 실시간 쵤영된 영상데이터를 전송받도록 구비한다. 셀프영상인식모듈은 예컨대 감시대상을 촬영하는 AI용 카메라로 인간의 신경망을 모사하여 감시영역의 정상상태와 비정상상태를 판별하는 동작 알고리즘을 연동하며 USB를 통해 연결하여 감시대상 감시영역의 상태변화를 감시하도록 구비한다.
상기 무선센서모듈은 감시대상에 탑재되는 무선센서로부터 센싱정보를 전송받도록 구비한다. 무선센서모듈은 본 발명의 시스템의 외부 인터페이스와 연결하거나 또는 내장시켜 구비하며, 무선센서와 이더넷, RS232 또는 USB를 통해 연결하여 감시대상에 설치되는 무선센서로부터 전송되는 센싱정보, 예컨대 중량, 가스누출, 농도, 온도, 모션, 진동 등의 정보를 전송받아 관리자가 기설정한 무선센서 영역 설정값을 벗어나거나 또는 무선센서의 물리적 신호를 인지한 경우 비정상적인 상태로 판정하여 감시가 이루어지도록 구비하며, 삿건방식, 영상분석감시방식을 적용할 수 있다.
상기 바코드모듈은 감시대상에 탑재되는 바코드 또는 QR코드 스캔 리더기와 연결하도록 구비한다. 바코드모듈은 스캐너와 이더넷, RS232, 또는 USB를 통해 연결하며, 예컨대 리더기가 바코드를 정상적으로 읽어들인 신호를 이용하여 해당 바코드를 읽은 시점을 기준으로 비정상적인 현상 또는 상태로 인지하여 신호 감시가 이루어지도록 구비하며, 삿건방식, 영상분석감시방식을 적용할 수 있다.
상기 통신포트모듈은 감시대상에 탑재되는 PC와 연결하여 통신하도록 구비한다. 통신포트모듈은 PC와 이더넷, RS232, 또는 단자대를 통해 통신하여 문자열 명령어와 같은 신호 감시가 이루어지도록 구비한다.
한편, 상기 영상부(120)는 감시대상을 실시간 촬영하여 영상데이터를 수집하도록 구성한다. 영상부(120)는 감시대상의 감시영역을 실시간 감시하는 AI카메라로 인간의 신경망을 모사하여 감시영역의 정상상태와 비정상상태를 판별하는 알고리즘을 연동하여 구성할 수 있다.
상기 신호셋업부(130)는 상기 동작셋업부(110) 및 영상부(120)와 연동하여 외부신호 및 영상데이터로부터 특정 신호를 인지하도록 감시방식을 설정하도록 구성한다.
상기 신호셋업부(130)에 의해 설정되는 감시방식은, 타임오버방식과, 라이징엣지카운터방식과, 삿건방식과, 셀프영상인식방식과, 영상분석감시방식, 무선센서방식을 포함한다.
상기 타임오버방식은 관리자가 지정한 감시시간 영역에서, 허용오차시간 범위 내에서 특정신호가 인지되는지 여부에 따라 비정상적인 현상 또는 상황으로 인지하는 감지방식이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 상기 타임오버방식은 관리자가 감시하고자 하는 특정영역의 동작 시간을 지정한 후, 지정한 특정영역 시작시점의 신호(t0)를 인지한 시점부터, 설정된 감시시간 영역(t0 ~ tn) 내의 설정된 허용오차시간(t-d ~ t+d)범위 내에서 감시하고자 하는 특정신호(t1)가 인지되지 않는 경우 비정상적인 현상 또는 상황으로 인지하는 방식이다.
상기 라이징엣지카운터방식은 관리자가 지정한 감시시간 영역에서, 상기 타임오버방식에 따른 특정신호가 인지된 시점까지를 감시구간으로 설정하고 감시구간 내에서 특정신호가 라이징엣지(Rising edge)되는 개수를 누적 합산하고 기설정된 엣지신호 횟수와 비교하여 비정상적인 현상 또는 상황으로 인지하는 감지방식이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 상기 라이징엣지카운터방식은 관리자가 설정한 감시시간 영역(t0 ~ tn) 내에서 시작시점의 신호(t0)를 인지한 시점부터, 설정된 특정신호(t1)가 인지되기 전까지 설정된 감시시간 영역(t0 ~ t1) 범위 내에서 특정신호(t1)들의 라이징엣되되는 신호 개수를 누적 합산하여 기설정된 개수와 비교하고 불일치 시 비정상적인 형상 또는 상황으로 인지하는 방식이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 상기 삿건방식은 관리자가 감시방식과 감시신호를 설정한 후 지정한 감시시간 영역에서 설정한 감시신호가 라이징엣지되는 여부에 따라 비정상적인 현상 또는 상황으로 인지하는 감지방식이다. 삿건방식은 바코드 리딩 및 PC 방식과 동일하게 적용될 수 있다.
상기 셀프영상인식방식은 영상부(120)가 실시간 촬영한 영상데이터로부터, 관리자가 지정한 감시시간 영역에서 변화가 감지된 현상을 인공지능에 의해 스스로 신호로 인지하여 비정상적인 현상 또는 상황으로 인지하는 감지방식이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 상기 셀프영상인식방식은 인간의 신경망을 모사(AI)하여 감시대상의 감시영역을 설정하고, 감시영역을 실시간 감시하는 상태에서 감시영역의 상태 변화가 정상치를 벗어나면 감시영역의 변화가 발생된 것으로 스스로 인지하고 변화가 감지된 상태를 비정상적인 현상 또는 상황으로 판단하는 딥러닝 방식으로, 변화가 감지된 시점 기준으로 설정된 발생 전, 후 시간동안 감시대상의 움직임 상태를 영상 파일로 저장하는 방식이다.
한편, 영상분석감시방식은 감시대상의 감시영역의 정상 상태일 때의 마스터 이미지를 저장하고, 감시영역의 정상 상태 및 비정상 상태일 때의 경계값을 설정한 후, 관리자가 설정한 신호가 인지되는 시점에 현재 이미지와 마스터 이미지를 비교하여 두 이미지의 유사도가 경계값을 벗어날 경우 비정상적인 현상 또는 상황으로 판정하여 그 시점에 설정된 발생 전, 후 시간 동안 감시대상의 움직임 상태를 영상 파일로 저장하는 방식으로써, 예컨대 터미널단자모듈의 단자대에 유접점 또는 무접점 아날로그 신호가 인지되는 시점과 외부기기(PLC, PC, 바코드스캐너)와의 통신에 의해 설정된 신호 및 명령어가 인지되는 시점에 적용할 수 있다.
상기 무선센서방식은 감시대상에 탑재되는 무선센서로부터 전송되는 센싱정보로부터, 관리자가 정의한 무선센서 영역설정값과의 일치 여부를 비교하거나, 또는 무선센서의 물리적 신호 이상 유무에 따라 비정상적인 현상 또는 상황으로 인지하는 감지방식이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 상기 무선센서방식은 감시대상의 무선센서에 감지되는 센싱정보, 예컨대 중량, 가스누출, 농도, 온도, 모션, 진동 등의 정보를 전송받아 관리자가 정의한 무선센서 영역설정값과 불일치시 비정상적인 현상 또는 상황으로 인지하거나, 혹은 무선센서의 물리적 신호, 예컨대 전기적, 기계적인 도통이나 접촉 신호를 인지하는 방식이다.
상기 분석부(140)는 상기 신호셋업부(130)의 설정치에 따라서 적용되는 감시방식 알고리즘을 포함하는 컴퓨터 프로그램을 탑재하여 감시대상으로부터 비정상조건에 상응하는 비정상적인 현상 또는 상황을 인지하도록 구성한다. 분석부(140)에는 신호 및 영상처리, 동작 및 이미지 비교 알고리즘을 포함하며 저장매체를 포함할 수 있다.
상기 분석부(140)는 비정상적인 현상 또는 상황을 인지 시 신호데이터 및 영상데이터를 저장하고 소정의 관제서버로 전송하여 관리가 이루어지도록 한다. 데이터를 저장시에는 신호가 인지된 발생일자와 시간으로 저장하는 방식과 바코드 일련번호로 저장하는 방식 등을 선택적으로 적용할 수 있다.
또한, 상기 분석부(140)는 비정상적인 현상 또는 상황을 인지 시 외부로 출력신호를 송출하여 예컨대 지정된 119 관제센터나 응급실, 상황실, 스마트폰 등으로 위급 상황을 알리거나, 각종 경보장치로 신호를 전송하여 감시대상의 컨트롤러를 정지하거나 부저 또는 램프를 통해 관리자에게 경보하는 기능을 포함한다.
상기 설정부(150)는 상기 신호셋업부(130) 및 분석부(140)와 연동하여 관리자가 비정상조건을 설정하고 실시간 감시하도록 디스플레이 장치로 이루어지도록 구성한다. 설정부(150)는 UI 및 UX 화면을 제공하며 터치스크린 방식이 적용되도록 구성함이 바람직할 것이다.
한편, 본 발명에 따른 산업설비 및 장치 감시 경보 시스템은 상기와 같은 구성에 의해 감시 이벤트 발생 시 공통적으로 다음과 같은 동작이 이루어지도록 구성한다.
즉, 감시 이벤트 발생 시마다 외부로 이벤트 발생 경보(알람) 신호를 출력하며, 접점형태 또는 스마트폰 푸시 알람, 통신신호(전화걸기, 외부기기 통신) 방식으로 제공될 수 있다.
또한, 감시 이벤트 발생 시 설비 컨트롤러 중 PLC와 통신으로 연결이 된 경우 PLC의 메모리 정보 중에서 관리자가 기록하고자 하는 메모리 영역과 크기를 설정한 PLC 메모리 정보를 설정된 발생시점 전, 후 시간 동안 PLC 메모리 영역의 데이터 파일로 저장하도록 구성한다.
아울러, 감시 이벤트 발생 시마다 영상 또는 PLC 메모리 데이터와 같은 저장 파일은 관제서버로 전송하며, 저장 파일명은 상술한 바와 같이 발생일자와 시간으로 저장하는 방식 또는 바코드 일련번호로 저장하는 방식 등을 선택적으로 적용하여 저장하도록 구성한다.
이하에서는 전술한 바와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명의 기술이 적용된 산업설비 및 장치 감시 경보 시스템을 이용한 감시 경보 방법 따른 작동 상태를 살펴보면 다음과 같다.
본 발명에 따른 산업설비 및 장치 감시 경보 방법은 동작셋업단계(S10)와, 조건셋업단계(S20)와, 신호셋업단계(S30)와, 감시모드시작단계(S40)와, 인식단계(S50)와, 감시발생단계(S60)와, 감시데이터생성단계(S70)를 포함하여 이루어진다.
상기 동작셋업단계(S10)는 감시대상이 되는 산업설비 또는 장치의 종류에 따라 동작셋업부(110)에서 연결을 설정하는 단계이다. 동작셋업부(110)는 터미널단자모듈, 컨트롤러모듈 셀프영상인식모듈, 무선센서모듈, 바코드모듈, 통신포트모듈 중에서 동작방식을 선택한다.
상기 조건셋업단계(S20)는 설정부(150) 및 분석부(140)와 연동하여 특정신호, 감시신호, 데이터저장시간, 센싱감도를 포함한 조건을 설정하는 단계이다.
상기 신호셋업단계(S30)는 감지대상의 외부신호 또는 영상부(120)의 영상데이터로부터 특정신호를 인지하기 위하여 신호셋업부(130)에서 감시방식을 설정하는 단계이다. 신호셋업부는 타임오버방식, 라이징엣지카운터방식, 삿건방식, 셀프영상인식방식, 영상분석감시방식, 무선센서방식 중에서 감시방식을 선택한다.
상기 감시모드시작단계(S40)는 셋업이 완료되면 실시간 감시모드를 시작하여 감시대상으로부터 신호를 수신하고 실시간 영상데이터를 수집하는 단계이다.
상기 인식단계(S50)는 분석부(140)가 신호 및 조건을 인식하거나 상태 변화를 인식하여 대기하는 단계이다.
상기 감시발생단계(S60)는 감시대상에서 비정상적인 현상 또는 상황이 발생하고 분석부(140)에서 인지하는 단계이다. 분석부(140)는 인지와 동시에 외부출력을 통해 지정된 119 관제센터나 응급실, 상황실, 스마트폰 등으로 위급 상황을 알리거나 경보신호를 전송하여 감시대상의 컨트롤러를 정지하거나 부저 또는 램프를 통해 관리자에게 경보하는 단계(S61)를 수행하도록 구성한다.
상기 감시데이터생성단계(S70)는 분석부(140)에서 특정신호 또는 감시신호가 발생한 시점 전, 후의 감시구간(ts-t1 ~ ts-t2)에 대한 신호데이터 및 영상데이터를 편집하고 저장매체에 저장하는 단계이다.
본 발명에 따른 산업설비 및 장치 감시 경보 시스템 및 그 방법은 각종 산업현장이나 일상 공간에 구축되는 설비 및 장치 등의 감시대상에서 발생하는 외부신호 및 감시대상을 촬영한 영상인식 신호에 의해 비정상적인 현상이나 상황을 실시간으로 감시하는 시스템을 제공한다.
설비 및 장치의 운용 과정에서 내, 외부적 요인에 의해 발생하는, 예컨대 화재, 가스누출, 도난, 무단 침입, 응급상황, 법규 위반 등의 상황이 발생 시 자동으로 감시데이터를 저장하고 경보함으로써 예기치 않은 사고에 대비하고 안전을 확보하도록 하는 이점이 있다.
본 발명은 감시대상 설비 및 장치의 감시 영역에 따라서 다양한 동작 방식 및 신호 인지 구성을 제공함으로써 종래 기술에 비해 보다 정밀한 감시가 가능하고 감시 효율 및 정확도를 현저히 향상시킬 수 있는 장점을 가진다.
Claims (4)
- 산업설비 및 장치를 포함하는 감시대상(101)과 연결하여 비정상적인 현상 또는 상황을 감시하도록 구축하는 산업설비 및 장치 감시 경보 시스템(100)에 있어서,감시대상에 물리적인 연결을 설정하여 감시대상에서 발생하는 외부신호를 수신하는 동작셋업부(110)와,감시대상을 실시간 촬영하여 영상데이터를 수집하는 영상부(120)와,상기 동작셋업부(110) 및 영상부(120)와 연동하여 외부신호 및 영상데이터로부터 특정 신호를 인지하도록 감시방식을 설정하는 신호셋업부(130)와,상기 신호셋업부(130)의 설정치에 따라서 적용되는 감시방식 알고리즘을 포함하는 컴퓨터 프로그램을 탑재하여 감시대상으로부터 비정상조건에 상응하는 비정상적인 현상 또는 상황을 인지하는 분석부(140)와,상기 신호셋업부(130) 및 분석부(140)와 연동하여 관리자가 비정상조건을 설정하고 실시간 감시하도록 디스플레이 장치로 이루어지는 설정부(150)를 포함하는 것을 특징으로 하는 산업설비 및 장치 감시 경보 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 동작셋업부(110)는,감시대상과 아날로그 신호 연결을 위한 유접점 또는 무접점 터미널단자모듈과,감시대상에 탑재되는 PLC 또는 마이컴을 포함한 컨트롤러와 통신하는 컨트롤러모듈과,영상부(120)와 연결하여 실시간 쵤영된 영상데이터를 전송받는 셀프영상인식모듈과,감시대상에 탑재되는 무선센서로부터 센싱정보를 전송받는 무선센서모듈과,감시대상에 탑재되는 바코드 또는 QR코드 스캔 리더기와 연결하는 바코드모듈과,감시대상에 탑재되는 PC와 연결하여 통신하는 통신포트모듈 중에서 하나 또는 복수를 선택하여 적용하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 산업설비 및 장치 감시 경보 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 신호셋업부(130)에 의해 설정되는 감시방식은,관리자가 지정한 감시시간 영역에서, 허용오차시간 범위 내에서 특정신호가 인지되는지 여부에 따라 비정상적인 현상 또는 상황으로 인지하는 타임오버방식과,관리자가 지정한 감시시간 영역에서, 상기 타임오버방식에 따른 특정신호가 인지된 시점까지를 감시구간으로 설정하고 감시구간 내에서 특정신호가 라이징엣지(Rising edge)되는 개수를 누적 합산하고 기설정된 엣지신호 횟수와 비교하여 비정상적인 현상 또는 상황으로 인지하는 라이징엣지카운터방식과,관리자가 감시방식과 감시신호를 설정한 후 설정한 감시신호가 라이징엣지되는 시점을 비정상적인 현상 또는 상황으로 인지하는 삿건방식과,영상부(120)가 실시간 촬영한 영상데이터로부터, 관리자가 지정한 감시시간 영역에서 변화가 감지된 현상을 인공지능에 의해 스스로 신호로 인지하여 비정상적인 현상 또는 상황으로 인지하는 셀프영상인식방식과,감시대상의 감시영역의 정상 상태일 때의 마스터 이미지를 저장하고, 감시영역의 정상 상태 및 비정상 상태일 때의 경계값을 설정한 후, 관리자가 설정한 신호가 인지되는 시점에 현재 이미지와 마스터 이미지를 비교하여 두 이미지의 유사도가 경계값을 벗어날 경우 비정상적인 현상 또는 상황으로 판정하는 영상분석감시방식과,감시대상에 탑재되는 무선센서로부터 전송되는 센싱정보로부터, 관리자가 정의한 무선센서 영역설정값과의 일치 여부를 비교하거나, 또는 무선센서의 물리적 신호 이상 유무에 따라 비정상적인 현상 또는 상황으로 인지하는 무선센서방식 중에서 하나 또는 복수를 선택하여 적용하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 산업설비 및 장치 감시 경보 시스템.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 의한 산업설비 및 장치 감시 경보 시스템을 이용한 감시 경보 방법에 있어서,감시대상이 되는 산업설비 또는 장치의 종류에 따라 동작셋업부(110)에서 연결을 설정하는 동작셋업단계(S10)와,설정부(150) 및 분석부(140)와 연동하여 특정신호, 감시신호, 데이터저장시간, 센싱감도를 포함한 조건을 설정하는 조건셋업단계(S20)와,감지대상의 외부신호 또는 영상부(120)의 영상데이터로부터 특정신호를 인지하기 위하여 신호셋업부(130)에서 감시방식을 설정하는 신호셋업단계(S30)와,셋업이 완료되면 실시간 감시모드를 시작하여 감시대상으로부터 신호를 수신하고 실시간 영상데이터를 수집하는 감시모드시작단계(S40)와,분석부(140)가 신호 및 조건을 인식하거나 상태 변화를 인식하여 대기하는 인식단계(S50)와,감시대상에서 비정상적인 현상 또는 상황이 발생하고 분석부(140)에서 인지하는 감시발생단계(S60)와,분석부(140)에서 특정신호 또는 감시신호가 발생한 시점 전, 후의 감시구간에 대한 신호데이터 및 영상데이터를 편집하고 저장매체에 저장하는 감시데이터생성단계(S70)를 포함하는 것을 특징으로 하는 산업설비 및 장치 감시 경보 방법.
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