KR102058088B1 - IoT 네트워크 기반 모터밸브 불량검출 및 불량예측 모니터링 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 산업현장에서 널리 사용되는 모터밸브의 불량을 검출하거나 불량을 예측하고, 이를 담당자의 단말기로 알려 적절하고 신속한 대처가 가능하도록 하는 IoT 네트워크 기반 모터밸브 불량검출 및 불량예측 모니터링 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 IoT 네트워크 기반 모터밸브 불량검출 및 불량예측 모니터링 시스템은 모터밸브의 제어선에 연결되어서 모터밸배의 불량을 검출하거나 예측하는 불량검출장치; 네트워크를 기반으로 하여 다수의 불량검출장치와 통신하여 모터밸브들을 관리하는 관리서버; 상기 관리서버로부터 모터밸브에 대한 정보를 수신하여 모니터링하는 관리자 단말기;를 포함하여 이루어진다.

Description

IoT 네트워크 기반 모터밸브 불량검출 및 불량예측 모니터링 시스템{Monitoring system for detecting error of motor valve}

본 발명은 산업현장에서 널리 사용되는 모터밸브의 불량을 검출하거나 불량을 예측하고, 이를 담당자의 단말기로 알려 적절하고 신속한 대처가 가능하도록 하는 IoT 네트워크 기반 모터밸브 불량검출 및 불량예측 모니터링 시스템에 관한 것이다.

산업현장에서 사용되는 모터밸브는 작업 중 모터밸브 불량이 발생되는 경우 제조시설의 가동이 중지되고, 모터밸브의 수리완료시까지 발생되는 제조사의 손실은 막대하다.

대부분의 제조시설은 모터밸브의 실제 가동시간 및 수명을 예측할 수 없어 모터밸브 불량으로 제조시설 가동 중단이 빈번히 발생하고 있으며 모터밸브에 대한 사전 불량예측과 상태를 분석하는 시스템이 절실히 필요한 상황이다.

제조현장의 모터밸브 점검 시 특정시간(야간)에 점검하거나, 주간에 제조시설의 가동을 중지 시킨 후 점검하므로 제조시설의 가동효율을 저하시키는 원인이 되고 있다.

본 발명은 모터밸브 불량(고장) 발생 시 불량 종류를 표시하고 검출된 불량내역을 문자메세지 등으로 해당 담당자에게 즉시 발송하여, 담당자들이 모터밸브에 발생한 문제에 신속하고 적절하게 대처할 수 있도록 하고, 불량검출장치는 모터밸브의 제어선에 연결되어서 설치가 간편하고, 구동을 위한 별도의 외부전원을 필요로 하지 않는 IoT 네트워크 기반 모터밸브 불량검출 및 불량예측 모니터링 시스템을 제공함을 목적으로 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 IoT 네트워크 기반 모터밸브 불량검출 및 불량예측 모니터링 시스템은

모터밸브의 제어선에 연결되어서 모터밸배의 불량을 검출하거나 예측하는 불량검출장치;

네트워크를 기반으로 하여 다수의 불량검출장치와 통신하여 모터밸브들을 관리하는 관리서버;

상기 관리서버로부터 모터밸브에 대한 정보를 수신하여 모니터링하는 관리자 단말기;를 포함하여 이루어진다.

그리고 상기 불량검출장치는

모터밸브의 불량을 판단하는 레퍼런스 데이터가 저장된 메모리와,

상기 모터밸브 제어선의 전원 파형을 검출하는 디텍터와,

상기 디텍터에서 검출되는 파형과 상기 메모리에저장된 레퍼런스 데이터를 비교하여 불량 여부를 분석하는 분석부와,

상기 관리서버는 통신하는 모뎀과,

상기 모터밸브의 전원선에 흐르는 전원을 이용하여 충전되어 불량검출장치의 구동을 위한 전원을 공급하는 배터리를 포함하는 것을 특징으로 하고,

상기 불량검출장치는

상기 모터밸브의 동작시간을 누적하여 체크하고, 누적된 동작시간이 수명시간에 도달되면 관리서버에 통지하여 알리는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 모터밸브 불량(고장) 발생 시 불량 종류를 표시하고 검출된 불량내역을 문자메세지 등으로 해당 담당자에게 즉시 발송하여, 현장 담당자는 불량에 대응한 신속한 업무처리가 가능하고, 유지보수업체는 불량내역을 기반으로 한 신속한 점검, 수리를 실시하여 제조시설 가동 중지 시간을 최소화 한다.

본 발명은 모터밸브의 가동시간을 누적하여 저장하고, 모터밸브 제조사에서 보증하는 수명시간이 도래하는 경우, 모터밸브 열화 진행이 감지되는 경우 모터밸브의 상태정보를 현장담당자 및 유지보수업체 담당자에게 자동으로 문자메세지를 발송하여 제조현장 사고발생을 사전 예방한다.

본 발명은 생산시설 가동 중에도 스마트폰을 이용하여 모터밸브에 연결된 불량검출장치의 데이터를 전송받아 분석 및 점검을 실시할 수 있어 제조시설의 점검효율, 점검정확도, 가동효율을 상승시키고, IoT 네트워크를 기반으로 원격으로 PC 또는 스마트폰으로 관리 및 모니터링을 실시하여 제조시설의 점검 및 수리, 관리효율성을 크게 상승시킨다.

본 발명은 불량검출장치를 기 사용 중 인 모터밸브의 제어선 중간에 연결하기에 기 운영 중인 제조시설의 모터밸브를 교체하지 않고 본 시스템을 설치 할 수 있고, AC, DC 및 낮은 출력의 모터밸브에 모두 적용이 가능하여서, 경제성이 탁월하다.

도 1은 본 발명에 따른 IoT 네트워크 기반 모터밸브 불량검출 및 불량예측 모니터링 시스템의 개략적인 구성도.
도 2 는 불량검출장치의 구성도.
도 3은 불량을 예측하기 위한 측정 파형의 샘플링과, 꼭지점의 크기에 따른 불량의 예측을 보여주는 도면.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 IoT 네트워크 기반 모터밸브 불량검출 및 불량예측 모니터링 시스템에 대하여 보다 상세하게 설명한다.

본 발명의 IoT 네트워크 기반 모터밸브 불량검출 및 불량예측 모니터링 시스템을 보다 구체적으로 설명하기에 앞서,

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.

또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 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.

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.

도면서 보는 바와 같이 본 발명의 모터밸브(1)의 제어선에 연결되어 모터밸브(1)의 불량을 검출하거나 불량을 예측하는 불량검출장치(10), 다수의 불량검출장치(10)로부터 검출 데이터를 수신하여 모터밸브들을 관리하는 관리서버(20), 관리서버로부터 모터밸브(10)의 불량 여부 등에 대한 데이터를 수신하여 모니터링하는 관리자 단말기(30)를 포함하여 이루어진다.

상기 불량검출장치(10)는 도2에서 보는 바와 같이 모터밸브(1)의 제어선에 연결되어서, 모터밸브에 공급되는 구동전원이나 제어신호전원을 이용하여 동작한다. 그래서 불량검출장치(10)는 별도의 전원연결이 필요 없어 설치가 간편하게 용이하다.

모터밸브(1)의 제어선을 이용하는 본 발명의 불량검출장치(10)는 AC, DC 및 낮은 전력의 모터밸브(1)에도 모두 적용이 가능하다.

도2를 참조하면, 상기 불량검출장치(10)는 메모리(11), 디텍터(12), 분석부(13), 모뎀(14)을 포함한다.

상기 메모리(11)에는 모터밸브(1)의 불량을 판단하거나 예상하는 레퍼런스 데이터가 저장된다.

상기 디텍터(12)는 상기 모터밸브(1) 제어선(2)의 전원 파형을 검출한다. 상기 디텍터(12)는 전압과 전류와 동작 파형을 검출하고, 소비전력을 검출한다.

상기 분석부(13)는 상기 디텍터(12)에서 검출되는 파형과 상기 메모리(11)에 저장된 레퍼런스 데이터를 비교하여 모터밸브(1)의 불량 여부를 분석한다.

상기 모뎀(14)는 무선 네트워크를 기반으로 상기 관리서버(20)와 통신하여 검출되는 데이터를 관리서버(20)로 전송한다.

그리고 상기 불량검출장치(10)는 상기 모터밸브(1)의 제어선(2)에 흐르는 전원을 이용하여 충전되어 불량검출장치(10)의 구동을 위한 전원을 공급하는 배터리(미도시)가 구비된다.

상기 디텍터(12)에서 검출되는 전압, 전류, 동작 파형, 소비전력 등과, 이를 통한 상기 분석부(13)에서 불량을 검출(판단)하는 방식은 아래와 같다.

1. 정상시에는 전류가 정상 소비전력의 오차범위 내에 있고, 입력 단자(+)의 전압과 출력단자(-)의 전압 차이가 발생한다.

2. 모터 코일 개방(open)의 불량시에 검출되는 전류가 0이고, 양단의 전압 차이가 발생한다.

3. 모터 코일 단락(short)의 불량시에는 전류가 소비전력 대비 높게 나타나고, 양단의 전압 차이가 발생한다.

4. 입력 단자(+) 케이블 불량시에는 불량검출장치에 전압이 입력이 되지 않는다.

5. 출력 단자(-) 케이블 불량시에는 전류가 0이고 입력단자와 출력단자의 전압 차이가 0이다.

6. 모터밸브의 불량시에는 전류가 소비전력 보다 오차범위 밖에서 높거나 낮게 나타나고 입력단자와 출력단자의 전압차이가 발생한다.

모터밸브(1)가 열화 되거나 불량 발생이 시작되는 경우 정상 상태의 측정값 보다 다른 파형이 나타나기 시작한다.

그래서 모터밸브(1) 의 불량을 예측할 때에는 정상부하에서 모터밸브에 제어신호가 입력되어 안정화 되기까지의 파형을 검출하고, 검출된 파형을 샘플링하여 메모리에 저장한 이후에, 저장된 파형을 분석한다.

예를 들어, 파형의 분석결과 전류가 증가하거나 감소가 발생하게 되는 경우 초기 전력의 파형 진폭부분이 크게 나타나거나 낮게 나타나기 시작한다.

검출되어 샘플링된 파형에서 검출되는 꼭지점의 값이 지정된 오차범위 이상에서 측정값이 나타나는 경우 코일의 절연 불량이 발생되기 시작한 것으로 불량을 예측할 수 있다.

반대로, 검출되어 샘플링된 파형에서 검출되는 꼭지점의 값이 오차범위 이하로 측정값이 나타나는 경우 밸브가 열화되어 모터밸브 동작이 약해지는 것으로 불량을 예측할 수 있다.

상기 불량검출장치(10)는 모터밸브(1)의 동작시간을 누적하여 메모리(11)에 저장하고, 저장된 누적시간이 모터밸브(1) 제조사에서 제공하는 수명시간에 도래되면 알람(예; 적색 LED)을 표시하고, 이를 관리서버(20)로 전송하여 관리자에게 전파되도록 한다.

참고로, 상기 불량검출장치(10)는 모터밸브(1)에 내장형으로 장착될 수 있고, 모터밸브(1)에 분리된 독립형으로 설치될 수 있다.

상기 관리서버(20)는 다수의 불량검출장치와 무선 네트워크를 기반으로 연결도어서 이들이 검출하는 모터밸브(1)의 작동 상태, 불량 여부, 불량발생 예상 여부 등에 관한 정보를 수집하여 관리하고, 이 정보를 해당 관리자의 단말기(30)로 전송하여 관리자가 신속하고 적절하게 대처하도록 한다.

모터밸브(1)에 불량발생 시 관리자 단말기(30)에 불량 정보가 자동으로 표시되고, 관리자는 불량 부품을 준비하여 출동하고, 현장 도착 후 불량내역 확인 후 조치를 취하게 된다.

관리자는 단말기(30)를 통해 모터밸브(1)의 불량 내역을 사전에 알고 있어 사전에 부품을 준비하고 수리하므로 신속한 처리가 된다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 IoT 네트워크 기반 모터밸브 불량검출 및 불량예측 모니터링 시스템에 대해 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 불량검출장치 20 : 관리서버
30 : 관리자 단말기

Claims (1)

1. 모터밸브의 제어선에 연결되어서 모터밸배의 불량을 검출하거나 예측하는 불량검출장치;
   네트워크를 기반으로 하여 다수의 불량검출장치와 통신하여 모터밸브들을 관리하는 관리서버;
   상기 관리서버로부터 모터밸브에 대한 정보를 수신하여 모니터링하는 관리자 단말기;를 포함하여 이루어지고,
   
   상기 불량검출장치는
   모터밸브의 불량을 판단하는 레퍼런스 데이터가 저장된 메모리와,
   상기 모터밸브 제어선의 전원 파형을 검출하는 디텍터와,
   상기 디텍터에서 검출되는 파형과 상기 메모리에저장된 레퍼런스 데이터를 비교하여 불량 여부를 분석하는 분석부와,
   상기 관리서버와 통신하는 모뎀과,
   상기 모터밸브의 전원선에 흐르는 전원을 이용하여 충전되어 불량검출장치의 구동을 위한 전원을 공급하는 배터리를 포함하는 것을 특징으로 하는 IoT 네트워크 기반 모터밸브 불량검출 및 불량예측 모니터링 시스템.

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