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KR20230049386A - IoT System Including Smart Sensors, Gateways, and Servers for Facility Diagnosis and Method for Diagnosing and Prognosing Facilities - Google Patents

IoT System Including Smart Sensors, Gateways, and Servers for Facility Diagnosis and Method for Diagnosing and Prognosing Facilities Download PDF

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Publication number
KR20230049386A
KR20230049386A KR1020210132486A KR20210132486A KR20230049386A KR 20230049386 A KR20230049386 A KR 20230049386A KR 1020210132486 A KR1020210132486 A KR 1020210132486A KR 20210132486 A KR20210132486 A KR 20210132486A KR 20230049386 A KR20230049386 A KR 20230049386A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
facility
data
sensing data
smart sensor
state
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
KR1020210132486A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
송종섭
김준범
Original Assignee
주식회사 아프로스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 아프로스 filed Critical 주식회사 아프로스
Priority to KR1020210132486A priority Critical patent/KR20230049386A/en
Publication of KR20230049386A publication Critical patent/KR20230049386A/en
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Abstract

설비의 진단을 위한 스마트 센서, 게이트웨이 및 서버를 포함하는 IoT 시스템 및 설비의 진단 및 예지 방법이 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른 서버에 의해 처리되는 설비의 진단 및 예지 방법은 스마트 센서들에 의해 수집된 센싱 데이터를, 게이트웨이로부터 수신하는 단계; 상기 센싱 데이터를 전처리하여 가공 데이터를 생성하는 단계; 상기 가공 데이터들을 이용하여 상기 설비의 상태를 진단하는 단계; 및 상기 진단한 결과에 기초하여 상기 스마트 센서에 대한 제어 명령을 생성하는 단계를 포함할 수 있다. An IoT system including a smart sensor, a gateway and a server for diagnosing a facility and a method for diagnosing and predicting a facility are disclosed. A method for diagnosing and predicting facilities processed by a server according to an embodiment of the present invention includes receiving sensing data collected by smart sensors from a gateway; generating processing data by pre-processing the sensing data; diagnosing the condition of the equipment using the processing data; and generating a control command for the smart sensor based on the diagnosis result.

Description

설비의 진단을 위한 스마트 센서, 게이트웨이 및 서버를 포함하는 IoT 시스템 및 설비의 진단 및 예지 방법 {IoT System Including Smart Sensors, Gateways, and Servers for Facility Diagnosis and Method for Diagnosing and Prognosing Facilities}IoT System Including Smart Sensors, Gateways, and Servers for Facility Diagnosis and Method for Diagnosing and Prognosing Facilities}

본 발명은 설비의 진단을 위한 스마트 센서, 게이트웨이 및 서버를 포함하는 IoT 시스템 및 설비의 진단 및 예지 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an IoT system including a smart sensor, a gateway and a server for diagnosing facilities and a method for diagnosing and predicting facilities.

최근, 4차 산업혁명과 함께 스마트 공장에 대한 연구와 R&D 투자가 활발히 이루어지고 있다. 특히, 스마트 공장 분야에서는, 설비의 고장을 방지하거나 예방하기 위한 보전 기술들이 중요하게 연구되고 있다. Recently, with the 4th industrial revolution, research and R&D investment on smart factories are being actively conducted. In particular, in the field of smart factories, maintenance technologies for preventing or preventing equipment failure are being studied.

보전 기술에 있어서, 종래 설비의 고장 후 복구하는 사후 정비(Breakdown maintenance, BM) 기술에서, 최근에는 설비의 상태를 진단, 분석하여 맞춤 정비를 수행하는 상태기반보전(Condition Based Maintenance, CBM) 기술과 설비의 상태를 모니터링하여 고장을 진단하고 잔여유효수명을 예측하는 예지보전(Predictive Maintenance, PdM) 기술이 더욱 중요해지고 있다. In maintenance technology, from the Breakdown maintenance (BM) technology that recovers after a failure of a conventional facility, recently, Condition Based Maintenance (CBM) technology that performs customized maintenance by diagnosing and analyzing the state of the facility, and Predictive Maintenance (PdM) technology, which monitors the condition of equipment to diagnose failures and predicts the remaining useful life, is becoming more important.

스마트 공장에서는, 설비의 상태를 진단하기 위한 다양한 종류의 센서들이 이용되고 있다. 특히, IIoT(Industrial-IoT) 기술의 연구가 활발해지면서 기존에 단순히 센싱 데이터를 획득하는 역할만을 수행하던 센서에서, 통신 기능이나 연산 기능을 갖춘 스마트 센서가 등장하고 있다. In smart factories, various types of sensors are used to diagnose the state of equipment. In particular, as research on IIoT (Industrial-IoT) technology becomes active, smart sensors equipped with communication functions or calculation functions are appearing in sensors that have previously only played a role of simply acquiring sensing data.

다만, 기존의 스마트 센서는 배터리나, 저장 용량 등의 리소스의 제약으로 인하여 스마트 센서 자체에서 설비의 상태를 판단하기 어렵고, 센싱 데이터를 이용한 진단이나 예지 기술은 아직 성능이나 정확도 측면에서 한계를 가지고 있다. 따라서, 스마트 센서에 의해 수집된 데이터를 활용하여 설비의 상태를 정확하게 진단(Diagnosis)하거나, 예지(Prognosis)하기 위한 통합적인 IoT 시스템이 요구된다. However, existing smart sensors are difficult to determine the state of facilities in the smart sensor itself due to resource limitations such as batteries and storage capacity, and diagnosis or prediction technology using sensing data still has limitations in terms of performance and accuracy. . Therefore, an integrated IoT system for accurately diagnosing or prognosing the state of facilities using data collected by smart sensors is required.

본 발명은 스마트 센서에 의해 수집된 데이터를 활용하여 설비의 상태를 정확하게 진단(Diagnosis)하거나, 예지(Prognosis)하기 위한 통합적인 IoT 시스템을 제공한다. The present invention provides an integrated IoT system for accurately diagnosing or prognosing the state of facilities by utilizing data collected by smart sensors.

또한, 본 발명은 배터리나 다른 리소스의 제약에도 불구하고, 설비의 상태를 자체적으로 진단하고, 진단한 결과에 따라 스마트 센서의 통신 주기 등 동작 파라미터를 변경함으로써 배터리 효율을 극대화하는 스마트 센서를 제공한다. In addition, the present invention provides a smart sensor that maximizes battery efficiency by diagnosing the state of the facility itself and changing operating parameters such as the communication cycle of the smart sensor according to the diagnosis result, despite the limitations of the battery or other resources. .

본 발명의 일실시예에 따른 서버에 의해 처리되는 설비의 진단 및 예지 방법은 스마트 센서들에 의해 수집된 센싱 데이터를, 게이트웨이로부터 수신하는 단계; 상기 센싱 데이터를 전처리하여 가공 데이터를 생성하는 단계; 상기 가공 데이터들을 이용하여 상기 설비의 상태를 진단하는 단계; 및 상기 진단한 결과에 기초하여 상기 스마트 센서에 대한 제어 명령을 생성하는 단계를 포함할 수 있다. A method for diagnosing and predicting facilities processed by a server according to an embodiment of the present invention includes receiving sensing data collected by smart sensors from a gateway; generating processing data by pre-processing the sensing data; diagnosing the condition of the equipment using the processing data; and generating a control command for the smart sensor based on the diagnosis result.

상기 가공 데이터들에 기초하여 상기 설비의 고장 또는 수명에 대한 예지(prognosis)를 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다. The method may further include performing prognosis on a failure or lifespan of the facility based on the processing data.

상기 예지를 수행하는 단계는, 상기 가공 데이터를 기계 학습 모델에 입력하여 예지 결과를 획득하고, 상기 기계 학습 모델은, 상기 가공 데이터에 기초하여 상기 설비의 상태를 예지하도록 트레이닝되고, 상기 기계 학습 모델은, 상기 가공 데이터로부터 추출되는 하이퍼 파라미터을 이용하여 인구 기반 트레이닝(population based training)으로 학습될 수 있다. The step of performing the foreknowledge may include inputting the processed data to a machine learning model to obtain a prediction result, the machine learning model being trained to predict the state of the facility based on the processed data, and the machine learning model may be learned by population based training using hyperparameters extracted from the processed data.

상기 센싱 데이터는, 상기 설비의 진동에 의해 측정되는 진동 데이터 및 상기 설비로부터 측정되는 전류 데이터 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. The sensing data may include at least one of vibration data measured by vibration of the facility and current data measured from the facility.

상기 설비의 상태를 진단하는 단계는, 상기 설비의 종류, 상기 설비의 고장 원인 및 상기 설비의 부품의 정상 범위에 대한 복수의 임계치들 중 적어도 하나 이상의 임계치를 이용하여, 상기 가공 데이터가 정상 범위인지 결정할 수 있다. The step of diagnosing the state of the facility may include determining whether the processing data is within a normal range using at least one threshold value among a plurality of threshold values for the type of facility, the cause of failure of the facility, and the normal range of parts of the facility. can decide

상기 스마트 센서의 위치 데이터를 수신하는 단계를 더 포함하고, 상기 설비의 상태를 진단하는 단계는, 상기 설비에서 상기 스마트 센서의 위치 데이터에 대응하는 부품에 대한 임계치에 기초하여, 상기 가공 데이터가 정상 범위인지 결정할 수 있다. The method further includes receiving location data of the smart sensor, and diagnosing the state of the facility comprises determining whether the processing data is normal based on a threshold for a part corresponding to the location data of the smart sensor in the facility. range can be determined.

상기 설비에 대한 상기 스마트 센서의 진단 결과를 수신하는 단계를 더 포함하고, 상기 제어 명령을 생성하는 단계는, 상기 스마트 센서의 진단 결과와 상기 서버에서 결정된 진단 결과가 상이한 경우, 상기 스마트 센서에서 상기 설비의 진단을 위한 임계치를 수정하는 제어 명령을 생성할 수 있다. The method further includes receiving a diagnosis result of the smart sensor for the facility, and generating the control command includes, when the diagnosis result of the smart sensor and the diagnosis result determined by the server are different, the smart sensor determines the diagnosis result. You can create control commands that modify thresholds for diagnostics of your equipment.

상기 스마트 센서의 배터리 정보를 수신하는 단계를 더 포함하고, 상기 제어 명령을 생성하는 단계는, 상기 스마트 센서의 배터리 정보에 기초하여, 상기 스마트 센서의 동작 파라미터를 수정하는 제어 명령을 생성하고, 상기 동작 파라미터는, 상기 스마트 센서의 센싱 주기 및 상기 센싱 데이터의 송신 주기 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. Further comprising receiving battery information of the smart sensor, and generating the control command generates a control command for modifying an operating parameter of the smart sensor based on the battery information of the smart sensor, The operating parameter may include at least one of a sensing period of the smart sensor and a transmission period of the sensing data.

상기 동작 파라미터를 수정하는 제어 명령을 생성하는 단계는, 상기 배터리 정보에 포함된 상기 스마트 센서의 배터리 소모 패턴 및 배터리 잔량을 이용하여 상기 스마트 센서의 동작 파라미터를 수정하는 제어 명령을 생성할 수 있다. In the generating of the control command for modifying the operating parameter, a control command for modifying the operating parameter of the smart sensor may be generated using a battery consumption pattern and remaining battery capacity of the smart sensor included in the battery information.

본 발명의 일실시예에 따른 설비의 진단을 위한 IoT 시스템은, 상기 설비로부터 센싱 데이터를 수집하고, 게이트웨이 또는 서버와 통신하는, 복수의 스마트 센서들; 상기 스마트 센서들로부터 센싱 데이터를 수신하고, 상기 센싱 데이터를 상기 서버에 전송하는 게이트웨이; 및 상기 센싱 데이터를 이용하여 상기 설비(diagnosis)를 진단하고, 상기 설비의 예지(prognosis)를 수행하는 서버를 포함하고,An IoT system for diagnosing a facility according to an embodiment of the present invention includes a plurality of smart sensors that collect sensing data from the facility and communicate with a gateway or server; a gateway for receiving sensing data from the smart sensors and transmitting the sensing data to the server; and a server that diagnoses the facility (diagnosis) using the sensing data and performs prognosis of the facility;

상기 서버는, 상기 스마트 센서들에 의해 수집된 센싱 데이터를, 게이트웨이로부터 수신하고, 상기 센싱 데이터를 전처리하여 가공 데이터를 생성하고, 상기 가공 데이터들을 이용하여 상기 설비의 상태를 진단하고, 상기 진단한 결과를 클라이언트에 전송할 수 있다. The server receives sensing data collected by the smart sensors from a gateway, pre-processes the sensing data to generate processed data, diagnoses the state of the facility using the processed data, and diagnoses the state of the facility using the processed data. Results can be sent to the client.

상기 스마트 센서는, 상기 센싱 데이터가 정상 범위인지 판단하고, 상기 센싱 데이터가 상기 정상 범위에 속하지 않는 경우, 상기 센싱 데이터에 기초하여 상기 설비의 상태를 결정하고, 상기 스마트 센서의 동작 파라미터를 변경할 수 있다. The smart sensor may determine whether the sensing data is within a normal range, determine a state of the facility based on the sensing data, and change an operating parameter of the smart sensor when the sensing data does not fall within the normal range. there is.

본 발명의 일실시예에 따른 설비의 진단을 위한 스마트 센서는 상기 설비로부터 센싱 데이터를 수집하는 센싱 단말; 상기 센싱 데이터에 기초하여, 설비의 상태를 진단하고, 상기 스마트 센서의 동작을 제어하는 프로세서; 및 상기 설비의 예지 보전을 위한 게이트웨이 또는 서버와 통신을 위한 통신 단말을 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 센싱 데이터가 정상 범위인지 판단하고, 상기 센싱 데이터가 상기 정상 범위에 속하지 않는 경우, 상기 센싱 데이터에 기초하여 상기 설비의 상태를 결정하고, 상기 스마트 센서의 동작 파라미터를 변경할 수 있다. A smart sensor for diagnosing a facility according to an embodiment of the present invention includes a sensing terminal for collecting sensing data from the facility; Based on the sensing data, a processor for diagnosing a state of a facility and controlling an operation of the smart sensor; and a communication terminal for communicating with a gateway or server for predictive maintenance of the facility, wherein the processor determines whether the sensing data is within a normal range, and when the sensing data does not belong to the normal range, the sensing data Based on this, it is possible to determine the state of the equipment and change the operating parameters of the smart sensor.

상기 프로세서는, 상기 설비의 상태에 따라 상기 스마트 센서의 동작 모드를 결정하고, 상기 스마트 센서는, 서로 다른 동작 파라미터를 이용하는 복수의 동작 모드들 중 상기 프로세서에 의해 결정된 어느 하나의 동작 모드에 따라 동작할 수 있다. The processor determines an operating mode of the smart sensor according to the state of the facility, and the smart sensor operates according to any one operating mode determined by the processor among a plurality of operating modes using different operating parameters. can do.

상기 동작 파라미터는, 상기 센싱 데이터 및 상기 설비의 상태를 상기 게이트웨이 또는 서버에 송신하는 송신 주기 및 상기 센싱 단말의 센싱 주기를 포함할 수 있다. The operation parameter may include a transmission period for transmitting the sensing data and the state of the facility to the gateway or server and a sensing period of the sensing terminal.

상기 복수의 동작 모드는, 정상 모드 및 경계 모드를 포함하고, 상기 경계 모드는 상기 정상 모드보다 상기 송신 주기 및 상기 센싱 주기가 짧게 설정되고, 상기 프로세서는, 상기 센싱 데이터가 미리 설정된 정상 임계치보다 높은 경우, 상기 설비의 상태를 이상 상태로 결정하고, 상기 동작 모드를 상기 정상 모드에서 상기 경계 모드로 변경할 수 있다. The plurality of operation modes include a normal mode and a boundary mode, wherein the transmission period and the sensing period of the boundary mode are set shorter than those of the normal mode, and the processor determines that the sensing data is higher than a preset normal threshold. In this case, the state of the facility may be determined as an abnormal state, and the operation mode may be changed from the normal mode to the alert mode.

상기 복수의 동작 모드는 상기 게이트웨이로부터 수신한 제어 명령에 따라 동작하는 패시브 모드를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 게이트웨이의 제어 요청을 수신한 경우, 상기 스마트의 센서의 동작 모드를 패시브 모드로 결정하고, 상기 스마트 센서의 상태 또는 상기 제어 명령과 연관된 센싱 데이터를 상기 게이트웨이에 송신하도록 제어할 수 있다. The plurality of operating modes include a passive mode operating according to a control command received from the gateway, and the processor, when receiving a control request from the gateway, determines the operating mode of the smart sensor as a passive mode, , It can be controlled to transmit the state of the smart sensor or sensing data related to the control command to the gateway.

본 발명의 일실시예에 따른 설비의 진단을 위한 게이트웨이에 있어서, 상기 게이트웨이는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 스마트 센서들로부터 상기 설비에 대한 센싱 데이터를 수신하고, 상기 센싱 데이터로부터 특징 데이터를 추출하고, 상기 특징 데이터에 기초하여 상기 설비의 상태를 결정하고, 상기 설비의 상태 및 상기 특징 데이터를 서버에 송신하고, 상기 특징 데이터는, 상기 서버에서, 상기 설비의 진단 또는 예지를 위한 기계 학습 모델에 입력될 수 있다. In the gateway for diagnosing a facility according to an embodiment of the present invention, the gateway includes a processor, and the processor receives sensing data about the facility from smart sensors and generates characteristic data from the sensing data. extract, determine the state of the facility based on the feature data, transmit the state of the facility and the feature data to a server, and the feature data, in the server, machine learning for diagnosis or prediction of the facility can be input into the model.

본 발명의 일실시예에 따른 설비의 진단을 위한 서버에 있어서, 상기 서버는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 스마트 센서들에 의해 수집된 센싱 데이터를, 게이트웨이로부터 수신하고, 상기 센싱 데이터를 전처리하여 가공 데이터를 생성하고, 상기 가공 데이터들을 이용하여 상기 설비의 상태를 진단하고, 상기 진단한 결과에 기초하여 상기 스마트 센서에 대한 제어 명령을 생성할 수 있다. In a server for diagnosing a facility according to an embodiment of the present invention, the server includes a processor, and the processor receives sensing data collected by smart sensors from a gateway and preprocesses the sensing data. to generate processing data, diagnose the state of the facility using the processing data, and generate a control command for the smart sensor based on the diagnosis result.

본 발명의 일실시예에 따른 IoT 시스템은, 스마트 공장에서, 스마트 센서에 의해 수집된 데이터를 활용하여 설비의 상태를 정확하게 진단(Diagnosis)하거나, 예지(Prognosis)할 수 있다. The IoT system according to an embodiment of the present invention can accurately diagnose or predict the state of facilities by utilizing data collected by smart sensors in a smart factory.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 센서는, 배터리나 다른 리소스의 제약에도 불구하고, 설비의 상태를 자체적으로 진단하고, 진단한 결과에 따라 스마트 센서의 통신 주기 등 동작 파라미터를 변경함으로써 배터리 효율을 극대화할 수 있다. In addition, the smart sensor according to an embodiment of the present invention diagnoses the state of the facility by itself despite the limitations of the battery or other resources, and changes the operating parameters such as the communication cycle of the smart sensor according to the diagnosis result. efficiency can be maximized.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 IoT 시스템을 블록도로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 게이트웨이와 서버를 블록도로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 서버가 수행하는 진단 및 예지 방법을 플로우 차트로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 센서의 구조를 블록도로 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 센서의 동작 모드들을 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 센서가 수행하는 진단 방법을 플로우 차트로 도시한 도면이다.
1 is a block diagram illustrating an IoT system according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating a gateway and a server according to one embodiment of the present invention.
3 is a flow chart illustrating a diagnosis and prediction method performed by a server according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram showing the structure of a smart sensor according to an embodiment of the present invention.
5 illustrates operation modes of a smart sensor according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a diagnosis method performed by a smart sensor according to an embodiment of the present invention.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, since various changes can be made to the embodiments, the scope of the patent application is not limited or limited by these embodiments. It should be understood that all changes, equivalents or substitutes to the embodiments are included within the scope of rights.

실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Terms used in the examples are used only for descriptive purposes and should not be construed as limiting. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as "include" or "have" are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person of ordinary skill in the art to which the embodiment belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in the present application, they should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning. don't

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, in the description with reference to the accompanying drawings, the same reference numerals are given to the same components regardless of reference numerals, and overlapping descriptions thereof will be omitted. In describing the embodiment, if it is determined that a detailed description of a related known technology may unnecessarily obscure the gist of the embodiment, the detailed description will be omitted.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 IoT 시스템을 블록도로 도시한 것이다. 1 is a block diagram illustrating an IoT system according to an embodiment of the present invention.

본 발명은, 스마트 센서(111-113)에 의해 수집된 데이터를 활용하여 설비(101-103)의 상태를 정확하게 진단(Diagnosis)하거나, 예지(Prognosis)하기 위한 통합적인 IoT 시스템에 관한 것일 수 있다. The present invention may relate to an integrated IoT system for accurately diagnosing or prognosing the state of facilities 101-103 by utilizing data collected by smart sensors 111-113. .

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 IoT 시스템은, i) 설비(101-103)로부터 센싱 데이터(sensing data)를 수집하고, 게이트웨이(121) 또는 서버(131)와 통신하는 복수의 스마트 센서(111-113)들, ii) 스마트 센서(111-113)들로부터 센싱 데이터를 수신하고, 센싱 데이터를 서버(131)에 전송하는 게이트웨이(121), 센싱 데이터를 이용하여 설비(101-103)(diagnosis)를 진단하고, 설비(101-103)의 예지(prognosis)를 수행하는 서버(131)를 포함할 수 있다. 각 스마트 센서(111-113), 게이트웨이(121) 및 서버(131)는, 각각 프로세서를 포함할 수 있으며, 프로세서는, 본 발명의 일실시예에 따른 진단 및 예지 방법을 수행할 수 있다. Referring to FIG. 1 , an IoT system according to an embodiment of the present invention, i) collects sensing data from facilities 101-103 and communicates with a gateway 121 or a server 131. of the smart sensors 111-113, ii) a gateway 121 that receives sensing data from the smart sensors 111-113 and transmits the sensing data to the server 131, and a facility 101 using the sensing data -103) It may include a server 131 that diagnoses (diagnosis) and performs prognosis of facilities (101-103). Each of the smart sensors 111 to 113, the gateway 121, and the server 131 may include a processor, and the processor may perform a diagnosis and prediction method according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 스마트 공장에서 사용되는 설비(101-103)(103)의 상태를 진단하기 위하여 하나 이상의 스마트 센서(111-113)가 이용될 수 있다. 각 스마트 센서(111-113)는, 한 설비(101-103)의 서로 다른 위치에 부착되거나, 서로 다른 종류의 센싱 데이터를 수집할 수 있다. 이 때, 설비(101-103)의 상태를 진단하기 위하여 스마트 센서(111-113)들 간의 통신이 가능하다. 또는, 각 스마트 센서(111-113)는, 여러 설비(101-103)에 각각 부착될 수 있다. Referring to FIG. 1 , one or more smart sensors 111-113 may be used to diagnose the state of facilities 101-103 (103) used in a smart factory. Each of the smart sensors 111-113 may be attached to different locations of one facility 101-103 or collect different types of sensing data. At this time, communication between the smart sensors 111-113 is possible to diagnose the state of the facilities 101-103. Alternatively, each smart sensor 111-113 may be attached to several facilities 101-103, respectively.

설비(101-103) 내에서도 위치에 따라 중요도가 다를 수 있으며, 위치 마다 센싱 데이터들이 달라질 수 있다. 그리고, 센싱 데이터는 설비(101-103)의 진동, 전류, 및 온도 등의 데이터를 의미할 수 있으며, 특별한 예시로 제한되지 않는다. 본 발명은 복수의 스마트 센서(111-113)를 이용함으로써 설비(101-103)에 대한 진단 결과의 정확도를 높일 수 있다. Even within the facilities 101-103, importance may vary depending on location, and sensing data may vary for each location. In addition, the sensing data may mean data such as vibration, current, and temperature of the facilities 101 to 103, and are not limited to specific examples. The present invention can increase the accuracy of diagnosis results for facilities 101-103 by using a plurality of smart sensors 111-113.

예를 들어, 스마트 센서(111-113)는 설비(101-103)의 A위치에 부착되고, 설비(101-103)의 진동 데이터를 수집하며, 스마트 센서(111-113)는 설비(101-103)의 B위치에 부착되고, 설비(101-103)의 온도 데이터를 수집할 수 있다. For example, the smart sensors 111-113 are attached to location A of the equipment 101-103, collect vibration data of the equipment 101-103, and the smart sensors 111-113 are connected to the equipment 101-103. 103), and can collect temperature data of facilities 101-103.

그리고, 게이트웨이(121)는 복수의 스마트 센서(111-113)들이 수집한 센싱 데이터나, 그 센싱 데이터로 설비(101-103)를 진단한 결과들을 수신하고, 서버(131)에 전달한다. 또한, 게이트웨이(121)는 스마트 센서(111-113)에 제어 명령을 송신하거나, 업데이트된 스마트 센서(111-113)의 동작 파라미터 또는 임계치를 송신할 수 있다. Then, the gateway 121 receives the sensing data collected by the plurality of smart sensors 111 to 113 or the results of diagnosing the facilities 101 to 103 using the sensing data, and transmits the results to the server 131 . In addition, the gateway 121 may transmit a control command to the smart sensors 111 to 113 or may transmit updated operating parameters or threshold values of the smart sensors 111 to 113 .

또는, 게이트웨이(121)는, 센싱 데이터로부터 특징 데이터를 추출하고, 특징 데이터에 기초하여 설비(101-103)의 상태를 결정하고, 설비(101-103)의 상태 및 특징 데이터를 서버(131)에 송신할 수 있다. Alternatively, the gateway 121 extracts feature data from the sensing data, determines the state of the facilities 101-103 based on the feature data, and sends the state and feature data of the facilities 101-103 to the server 131. can be sent to

일례로, 게이트웨이(121)에 엣지 컴퓨팅(edge computing)이 적용될 수 있다. 일례로, 게이트웨이(121)는, 센싱 데이터들을 단순히 서버(131)에 전달하는 것이 아니라, 센싱 데이터를 전처리하여 가공 데이터를 생성하거나, 센싱 데이터에 기초하여 설비(101-103)의 상태를 진단할 수 있다. For example, edge computing may be applied to the gateway 121 . For example, the gateway 121 does not simply transmit the sensing data to the server 131, but preprocesses the sensing data to generate processed data or diagnose the state of the facilities 101-103 based on the sensing data. can

서버(131)는 스마트 공장의 예지보전을 위하여 스마트 센서(111-113)들로부터 수집된 센싱 데이터를 게이트웨이(121)로부터 수신하고, 센싱 데이터에 기반하여 설비(101-103)들의 상태를 진단하고, 설비(101-103)의 고장이나 잔여 수명에 대한 예지를 수행할 수 있다. 서버(131)는, 진단 결과를 클라이언트(141-143)에 전달하거나, 설비(101-103)에 대한 긴급 조치를 수행할 수 있다. The server 131 receives the sensing data collected from the smart sensors 111-113 from the gateway 121 for predictive maintenance of the smart factory, diagnoses the state of the facilities 101-103 based on the sensing data, and , it is possible to predict the failure or remaining life of the equipment (101-103). The server 131 may deliver diagnosis results to the clients 141-143 or perform emergency actions on the facilities 101-103.

클라이언트(141-143)는, 서버(131)와 통신이 가능한 사용자의 단말을 의미할 수 있다. 클라이언트(141-143)는 서버(131)로부터 수신한 설비(101-103)의 진단 결과나 예지 결과를 표시할 수 있다. The clients 141 to 143 may refer to user terminals capable of communicating with the server 131 . The clients 141-143 may display diagnosis results or prediction results of the facilities 101-103 received from the server 131.

본 발명에서 설비(101-103)는 생산 및 제조 공장에서 사용되는 다양한 종류의 설비(101-103)가 될 수 있다. 예를 들어, 회전 기계, 컨베이어 등의 설비(101-103)가 진단의 대상이 될 수 있다. 그리고, 스마트 센서(111-113)는, 설비(101-103)로부터 진동, 전류, 온도 등 서로 다른 종류의 센싱 데이터를 수집할 수 있고, 게이트웨이(121)와 유선 또는 무선 통신이 가능하다. In the present invention, facilities 101-103 may be various types of facilities 101-103 used in production and manufacturing plants. For example, facilities 101 to 103 such as rotating machines and conveyors may be the subject of diagnosis. And, the smart sensors 111-113 can collect different types of sensing data, such as vibration, current, and temperature, from the facilities 101-103, and wired or wireless communication with the gateway 121 is possible.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 게이트웨이와 서버를 블록도로 도시한 것이다.2 is a block diagram illustrating a gateway and a server according to one embodiment of the present invention.

게이트웨이(201) 및 서버(202)는, 각각 프로세서(204, 203)를 포함할 수 있으며, 프로세서(204, 203)는, 본 발명의 일실시예에 따른 진단 및 예지 방법을 수행할 수 있다. 도 2를 참조하면, 서버(202)는 게이트웨이(201) 또는 스마트 센서들로부터 센싱 데이터(211), 위치 데이터(212), 설비의 상태(213), 배터리 정보(214), 스마트 센서의 동작 파라미터(215) 및 설비에 대한 스마트 센서 또는 게이트웨이(201)의 진단 결과(216) 등을 수신할 수 있다. The gateway 201 and the server 202 may include processors 204 and 203, respectively, and the processors 204 and 203 may perform a diagnosis and prediction method according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, the server 202 receives sensing data 211, location data 212, facility status 213, battery information 214, and operation parameters of the smart sensors from the gateway 201 or smart sensors. 215 and diagnostic results 216 of the smart sensor or gateway 201 for the facility may be received.

서버(202)는, 스마트 센서들에 의해 수집된 센싱 데이터(211)를, 게이트웨이(201)로부터 수신하고, 센싱 데이터(211)를 전처리하여 가공 데이터를 생성하고, 가공 데이터들을 이용하여 설비의 상태를 진단하고, 진단한 결과에 기초하여 스마트 센서에 대한 제어 명령(217)을 생성할 수 있다. The server 202 receives the sensing data 211 collected by the smart sensors from the gateway 201, pre-processes the sensing data 211 to generate processing data, and uses the processing data to generate the state of the facility. It is possible to diagnose and generate a control command 217 for the smart sensor based on the diagnosis result.

서버(202)는, 가공 데이터들에 기초하여 설비의 고장 또는 수명에 대한 예지(prognosis)를 수행할 수 있다. 서버(202)는, 진단 결과(216), 예지 결과(218) 또는 센싱 데이터(211)를 클라이언트(205)에 전송할 수 있다. 클라이언트(205)는, 센싱 데이터(211)와 진단 결과(216) 및 예지 결과(218)를 디스플레이에 표시할 수 있다. The server 202 may perform prognosis on the failure or lifespan of the facility based on the processing data. The server 202 may transmit a diagnosis result 216 , a prediction result 218 , or sensing data 211 to the client 205 . The client 205 may display the sensing data 211, the diagnosis result 216, and the prediction result 218 on the display.

서버(202)는, 센싱 데이터(211)들을 전처리하여 가공 데이터를 생성할 수 있다. 일례로, 센싱 데이터(211)가, 설비의 진동에 의해 측정되는 진동 데이터인 경우, 가공 데이터는, 일정 시간 구간의 진동 데이터들에 대한 RMS(root mean square), 피크 레벨 경향(Peak Level Trend), 스펙트로그램(Spectrogram), 파워 스펙트럼(Power Spectrum), 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform) 및 캡스트럼(cepstrum) 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 또는, 가공 데이터는, 주파수 영역으로 변환하고 진동 데이터에서 신호 분리를 통해 추출되는 고조파를 포함할 수 있다. The server 202 may pre-process the sensing data 211 to generate processed data. For example, if the sensing data 211 is vibration data measured by the vibration of equipment, the processing data is root mean square (RMS) and peak level trend for vibration data of a certain time period. , a spectrogram, a power spectrum, a fast Fourier transform, and a cepstrum. Alternatively, the processing data may include harmonics converted into a frequency domain and extracted through signal separation from vibration data.

또는, 서버(202)는, 센싱 데이터(211)의 특징을 기계 학습 모델에 포함되는 신경망 계층으로 추출하여 가공 데이터를 생성할 수 있다. 일례로, 인구 기반 트레이닝(population based training)으로 학습되는 기계 학습 모델이 설비의 진단 또는 예지를 위해 이용되는 경우, 가공 데이터는, 하이퍼 파라미터(hyper parameter)를 포함할 수 있다. Alternatively, the server 202 may generate processed data by extracting features of the sensing data 211 as a neural network layer included in the machine learning model. For example, when a machine learning model learned through population-based training is used for diagnosis or prognosis of facilities, processed data may include hyper parameters.

서버(202)는, 설비의 종류, 설비의 고장 원인 및 설비의 부품의 정상 범위에 대한 복수의 임계치들 중 적어도 하나 이상의 임계치를 이용하여, 가공 데이터가 정상 범위인지 결정할 수 있다. The server 202 may determine whether the processing data is within a normal range by using at least one threshold among a plurality of thresholds for the type of facility, the cause of failure of the facility, and the normal range of parts of the facility.

일례로, 정상 범위는, 설비가 정상적으로 작동할 때 나타나는 센싱 데이터(211)의 범위를 나타내는 것으로, 특정 예로 제한되지 않으며, 실시예에 따라 다르게 결정될 수 있다. 정상 범위는, 설비의 이상에 대한 통계 데이터를 이용하여 미리 결정될 수 있다. 임계치는, 정상 범위의 경계를 나타낼 수 있다. As an example, the normal range indicates the range of the sensing data 211 that appears when the facility operates normally, is not limited to a specific example, and may be determined differently depending on the embodiment. The normal range may be determined in advance using statistical data on equipment abnormalities. The threshold may indicate a boundary of a normal range.

일례로, 센싱 데이터(211)의 종류, 설비의 종류, 설비의 고장 원인 및 설비의 부품의 정상 범위에 대한 복수의 임계치들이 미리 설정될 수 있다. 일례로, 설비의 종류가 A인 경우, 고장 원인이 a, b, c 각각의 경우에 따라 가공 데이터의 정상 범위가 미리 결정될 수 있다. 서버(202)는, 설비의 종류가 A인 경우, 가공 데이터가, 고장 원인 a, b, c 각각의 경우에 따른 정상 범위에 속하는지 판단하여 설비를 진단할 수 있다. 서버(202)는 가공 데이터와 임계치를 비교함으로써 가공 데이터가 정상 범위에 속하는지 결정할 수 있다. For example, a plurality of threshold values for the type of sensing data 211, the type of facility, the cause of failure of the facility, and the normal range of parts of the facility may be set in advance. For example, when the type of equipment is A, the normal range of the processing data may be determined in advance according to each case of a, b, and c as the cause of the failure. When the type of facility is A, the server 202 may diagnose the facility by determining whether the processing data falls within a normal range according to each case of failure causes a, b, and c. The server 202 may determine whether the processed data falls within a normal range by comparing the processed data with the threshold value.

일례로, 서버(202)는, 한 설비에 부착되는 복수의 스마트 센서들로부터 센싱 데이터(211)를 수신하는 경우, 각 스마트 센서의 가중합을 고려하여, 설비의 상태를 결정할 수 있다. 일례로, 각 스마트 센서의 위치 데이터(212)에 기초하여, 중요도가 높은 위치에 부착된 스마트 센서일수록 가중치가 높게 설정될 수 있고, 가중치가 높은 스마트 센서로부터 수집된 센싱 데이터(211)의 가공 데이터가 정상 범위가 아닐 경우, 설비가 이상 상태인 것으로 결정될 수 있다. For example, when receiving sensing data 211 from a plurality of smart sensors attached to one facility, the server 202 may determine the state of the facility by considering the weighted sum of each smart sensor. For example, based on the location data 212 of each smart sensor, a weight may be set higher for a smart sensor attached to a location having a higher importance, and processing data of the sensing data 211 collected from the smart sensor having a higher weight If is not in the normal range, it can be determined that the facility is in an abnormal state.

일례로, 설비의 종류가 A인 경우, 서로 다른 위치에 있는 부품 a, b, c 각각에 대한 가공 데이터의 정상 범위가 미리 결정될 수 있다. 서버(202)는, 설비의 종류가 A인 경우, 각 부품 별로 수집된 가공 데이터가, 각각의 정상 범위에 속하는지 판단하여 설비를 진단할 수 있다. For example, when the type of equipment is A, normal ranges of processing data for parts a, b, and c located at different locations may be predetermined. When the type of facility is A, the server 202 may diagnose the facility by determining whether processing data collected for each part falls within each normal range.

일례로, 중요도가 높은 종류의 센싱 데이터(211)가 미리 결정될 수 있다. 예를 들어, 특정 설비에서는 온도 데이터가 진동 데이터 보다 설비의 상태를 잘 나타낼 수 있다. 이 경우, 온도 데이터로부터 생성된 가공 데이터가 정상 범위가 아닐 경우, 설비가 이상 상태인 것으로 결정될 수 있다.For example, sensing data 211 of a high importance level may be determined in advance. For example, in a particular facility, temperature data may represent the state of the facility better than vibration data. In this case, when the processing data generated from the temperature data is not within a normal range, it may be determined that the facility is in an abnormal state.

일례로, 서버(202)는, 여러 종류의 센싱 데이터(211)(예: 진동 데이터, 전류 데이터)를 수신하는 경우, 각 센싱 데이터(211)의 가공 데이터들 중 적어도 하나 이상이 정상 범위에 속하지 않을 때 설비를 이상 상태로 결정할 수 있다. For example, when the server 202 receives various types of sensing data 211 (eg, vibration data and current data), at least one of processing data of each sensing data 211 does not fall within the normal range. When not in use, equipment can be determined to be in an abnormal state.

일례로, 전류 데이터와 진동 데이터가 수신된 경우, 서버(202)는, 전류 데이터와 진동 데이터의 관계에 기초하여 설비를 진단할 수 있다. 일례로, 서버(202)는, 전류 데이터의 패턴 및 진동 데이터의 RMS 간의 관계를 정의한 함수를 이용하여, 설비의 이상 상태를 결정할 수 있다. For example, when current data and vibration data are received, the server 202 may diagnose a facility based on a relationship between the current data and vibration data. For example, the server 202 may determine an abnormal state of the facility by using a function defining a relationship between a pattern of current data and an RMS of vibration data.

일례로, 센싱 데이터(211)가, 설비로부터 측정되는 전류 데이터인 경우, 가공 데이터는 전류 사용 사이클일 수 있다. 전류 사용 사이클의 정상 범위가 미리 결정될 수 있다. 서버(202)는, 전류 사용 사이클이 정상 범위에 속하는 지에 따라 설비의 상태를 진단할 수 있다. For example, when the sensing data 211 is current data measured from a facility, the processing data may be current usage cycles. A normal range of current usage cycles may be predetermined. The server 202 may diagnose the state of the facility according to whether the current usage cycle falls within a normal range.

서버(202)는, 가공 데이터들에 기초하여 설비의 고장 또는 수명에 대한 예지(prognosis)를 수행할 수 있다. 서버(202)는, 가공 데이터를 기계 학습 모델에 입력하여 예지 결과(218)를 획득할 수 있다. The server 202 may perform prognosis on the failure or lifespan of the facility based on the processing data. The server 202 may input the processed data into the machine learning model to obtain the prediction result 218 .

일례로, 기계 학습 모델은 가공 데이터에 기초하여 설비의 상태를 예지하도록 트레이닝될 수 있다. 기계 학습 모델은, 가공 데이터에 포함되는 하이퍼 파라미터를 이용하여 인구 기반 트레이닝(population based training)으로 학습될 수 있다. 하이퍼 파리미터는, 센싱 데이터(211)의 메트릭(metric) 분석을 위한 특징 데이터일 수 있다. 기계 학습 모델은, CNN(Convolutional neural network) 구조를 포함할 수 있다. In one example, a machine learning model can be trained to predict the state of a facility based on process data. The machine learning model may be learned through population-based training using hyperparameters included in processed data. The hyperparameter may be feature data for metric analysis of the sensing data 211 . The machine learning model may include a convolutional neural network (CNN) structure.

본 발명의 일실시예에 따른 스마트 센서는 센싱 데이터(211)가 정상 범위인지 판단하고, 센싱 데이터(211)가 정상 범위에 속하지 않는 경우, 센싱 데이터(211)에 기초하여 설비의 상태(213)를 결정하고, 설비의 상태(213)에 따라 스마트 센서의 동작 모드를 결정하고, 스마트 센서의 동작 파라미터(215)를 결정할 수 있다. The smart sensor according to an embodiment of the present invention determines whether the sensing data 211 is in a normal range, and if the sensing data 211 does not belong to the normal range, the state of the facility 213 based on the sensing data 211 , determine the operation mode of the smart sensor according to the state 213 of the facility, and determine the operation parameter 215 of the smart sensor.

스마트 센서의 동작 원리는 도 5에서 후술한다. 동작 파라미터(215)는, 센싱 데이터(211) 및 설비의 상태(213)를 게이트웨이(201) 또는 서버(202)에 송신하는 송신 주기 및 센싱 단말의 센싱 주기를 포함할 수 있다. The operating principle of the smart sensor will be described later with reference to FIG. 5 . The operation parameter 215 may include a transmission period for transmitting the sensing data 211 and the facility state 213 to the gateway 201 or the server 202 and a sensing period of the sensing terminal.

서버(202)는 스마트 센서로부터 결정된 설비의 상태(213)를 진단 결과로 수신할 수 있다. 서버(202)는, 센싱 데이터(211)에 기초하여 직접 결정한 설비의 진단 결과(216)와 스마트 센서로부터 결정된 진단 결과를 비교할 수 있다. The server 202 may receive the state 213 of the facility determined by the smart sensor as a diagnosis result. The server 202 may compare the diagnosis result 216 of the facility directly determined based on the sensing data 211 and the diagnosis result determined from the smart sensor.

서버(202)는, 스마트 센서의 진단 결과와 서버(202)에서 결정된 진단 결과(216)가 상이한 경우, 스마트 센서에서 설비의 진단을 위한 임계치를 수정하는 제어 명령(217)을 생성할 수 있다. 진단 결과(216)는, 설비의 상태를 의미할 수 있다. The server 202 may generate a control command 217 for modifying a threshold value for diagnosis of facilities in the smart sensor when the diagnosis result of the smart sensor and the diagnosis result 216 determined by the server 202 are different. The diagnosis result 216 may mean the state of the facility.

일례로, 스마트 센서가 미리 설정된 임계치에 기초하여 설비를 이상 상태로 결정했으나, 서버(202)에서 다양한 스마트 센서들로부터 수집한 센싱 데이터(211)들을 종합하여 진단한 결과, 설비가 정상 상태인 경우, 서버(202)는, 스마트 센서에서 이용되는 임계치를 높이는 제어 명령(217)을 생성할 수 있다. For example, when the smart sensor determines the facility to be in an abnormal state based on a preset threshold, but as a result of integrating and diagnosing the sensing data 211 collected from various smart sensors in the server 202, the facility is in a normal state. , the server 202 may generate a control command 217 that raises a threshold used in the smart sensor.

일례로, 스마트 센서가 미리 설정된 임계치에 기초하여 설비를 정상 상태로 결정했으나, 서버(202)에서 다양한 스마트 센서들로부터 수집한 센싱 데이터(211)들을 종합하여 진단한 결과, 설비가 이상 상태인 경우, 서버(202)는, 스마트 센서에서 이용되는 임계치를 낮추는 제어 명령(217)을 생성할 수 있다. For example, if the smart sensor determines the facility to be in a normal state based on a preset threshold, but as a result of diagnosing by integrating the sensing data 211 collected from various smart sensors in the server 202, the facility is in an abnormal state. , the server 202 may generate a control command 217 that lowers the threshold used in the smart sensor.

일례로, 스마트 센서가 미리 설정된 임계치에 기초하여 설비를 정상 상태로 결정했으나, 서버(202)에서 다양한 스마트 센서들로부터 수집한 센싱 데이터(211)들을 종합하여 진단한 결과, 설비가 이상 상태인 경우, 게이트웨이(201)는 스마트 센서가 패시브 모드로 동작하도록 제어 명령(217)을 송신할 수 있다. For example, if the smart sensor determines the facility to be in a normal state based on a preset threshold, but as a result of diagnosing by integrating the sensing data 211 collected from various smart sensors in the server 202, the facility is in an abnormal state. , the gateway 201 may send a control command 217 to cause the smart sensor to operate in a passive mode.

일례로, 서버(202)는 스마트 센서의 배터리 정보(214)에 기초하여, 스마트 센서의 동작 파라미터(215)를 수정하는 제어 명령(217)을 생성할 수 있다. 동작 파라미터(215)는, 스마트 센서의 센싱 주기 및 센싱 데이터(211)의 송신 주기 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. For example, the server 202 may generate a control command 217 for modifying an operating parameter 215 of the smart sensor based on battery information 214 of the smart sensor. The operation parameter 215 may include at least one of a sensing period of the smart sensor and a transmission period of the sensing data 211 .

일례로, 서버(202)는, 배터리 정보(214)에 포함된 스마트 센서의 배터리 소모 패턴 및 배터리 잔량을 이용하여 스마트 센서의 동작 파라미터(215)를 수정하는 제어 명령(217)을 생성할 수 있다. For example, the server 202 may generate a control command 217 for modifying an operating parameter 215 of the smart sensor using the battery consumption pattern and remaining battery capacity of the smart sensor included in the battery information 214. .

일례로, 서버(202)는, 스마트 센서의 배터리 잔량이 기준 이하인 경우, 스마트 센서의 센싱 주기 및 송신 주기를 늘리는 제어 명령(217)을 생성할 수 있다. 일례로, 서버(202)는, 스마트 센서의 배터리 잔량이 기준 이하인 경우, 동작 모드 별 스마트 센서의 센싱 주기 및 송신 주기를 늘리는 제어 명령(217)을 생성할 수 있다. As an example, the server 202 may generate a control command 217 to increase the sensing period and the transmission period of the smart sensor when the battery remaining amount of the smart sensor is less than a reference level. For example, the server 202 may generate a control command 217 for increasing a sensing cycle and a transmission cycle of the smart sensor for each operation mode when the battery level of the smart sensor is less than a reference level.

일례로, 서버(202)는, 스마트 센서가 특정 동작 모드에서 과도하게 배터리를 소모하는 경우, 특정 동작 모드에서 스마트 센서의 센싱 주기 및 송신 주기를 늘리는 제어 명령(217)을 생성할 수 있다. 서버(202)는, 배터리 소모 패턴을 고려하여, 일정 시간 이후 스마트 센서의 배터리 잔량을 예측할 수 있다. 서버(202)는, 예측한 잔량이 기준 이하일 경우, 스마트 센서의 센싱 주기 및 송신 주기를 늘리는 제어 명령(217)을 생성할 수 있다.For example, the server 202 may generate a control command 217 to increase the sensing cycle and transmission cycle of the smart sensor in a specific operating mode when the smart sensor excessively consumes battery in a specific operating mode. The server 202 may estimate the remaining battery capacity of the smart sensor after a certain period of time in consideration of the battery consumption pattern. The server 202 may generate a control command 217 for increasing a sensing period and a transmission period of the smart sensor when the predicted remaining amount is less than or equal to the reference amount.

본 발명의 일실시예에 따르면, 게이트웨이(201)는 엣지 컴퓨팅(edge computing)을 수행할 수 있다. 일례로, 게이트웨이(201)는, 스마트 센서의 동작 모드에 따른 우선 순위에 기초하여 재시도 횟수를 조정하거나, 대역폭 내에서 우선 순위를 할당하여 센싱 데이터(211)들을 처리할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the gateway 201 may perform edge computing. For example, the gateway 201 may process the sensing data 211 by adjusting the number of retries based on the priority according to the operation mode of the smart sensor or assigning priority within a bandwidth.

게이트웨이(201)는, 설비의 종류, 설비의 고장 원인 및 설비의 부품의 정상 범위에 대한 복수의 임계치들 중 적어도 하나 이상의 임계치를 이용하여, 가공 데이터가 정상 범위인지 결정할 수 있다. The gateway 201 may determine whether the processing data is within a normal range by using at least one threshold value among a plurality of threshold values for the type of facility, the cause of failure of the facility, and the normal range of parts of the facility.

게이트웨이(201)는, 스마트 센서들로부터 설비에 대한 센싱 데이터(211)를 수신하고, 센싱 데이터(211)로부터 특징 데이터를 추출하고, 특징 데이터에 기초하여 설비의 상태(213)를 결정하고, 설비의 상태(213) 및 특징 데이터를 서버(202)에 송신할 수 있다. 특징 데이터는, 서버(202)에서, 설비의 진단 또는 예지를 위한 기계 학습 모델에 입력될 수 있다. The gateway 201 receives sensing data 211 about equipment from smart sensors, extracts feature data from the sensing data 211, determines a state 213 of the equipment based on the feature data, and of the state 213 and characteristic data may be transmitted to the server 202 . Characteristic data, in server 202, can be input into a machine learning model for diagnosis or prognosis of the facility.

게이트웨이(201)는, 데이터 폴링을 수행할 수 있다. 일례로, 게이트웨이(201)는, 스마트 센서들로부터 진동 데이터와 전류 데이터를 수신하고, 설비의 진단 결과(216)에 따라 데이터 폴링을 수행할 수 있다. 예를 들어, 전류 데이터에 기초할 때 설비가 이상 상태로 결정되는 경우, 게이트웨이(201)는 진동 데이터를 폴링할 수 있다. The gateway 201 may perform data polling. For example, the gateway 201 may receive vibration data and current data from smart sensors, and perform data polling according to the diagnosis result 216 of the facility. For example, if a facility is determined to be in an abnormal condition based on current data, gateway 201 may poll for vibration data.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 서버가 수행하는 진단 및 예지 방법을 플로우 차트로 도시한 것이다. 3 is a flow chart illustrating a diagnosis and prediction method performed by a server according to an embodiment of the present invention.

단계(301)에서, 서버는, 스마트 센서들에 의해 수집된 센싱 데이터를, 게이트웨이로부터 수신할 수 있다. 단계(302)에서, 서버는, 센싱 데이터를 전처리하여 가공 데이터를 생성할 수 있다. In step 301, the server may receive sensing data collected by the smart sensors from the gateway. In step 302, the server may generate processed data by pre-processing the sensing data.

본 발명에서 설비는 생산 및 제조 공장에서 사용되는 다양한 종류의 설비가 될 수 있다. 예를 들어, 회전 기계, 컨베이어 등의 설비가 진단의 대상이 될 수 있다. 그리고, 스마트 센서는, 설비로부터 진동, 전류, 온도 등 서로 다른 종류의 센싱 데이터를 수집할 수 있고, 게이트웨이와 유선 또는 무선 통신이 가능하다. In the present invention, facilities may be various types of facilities used in production and manufacturing plants. For example, facilities such as rotating machines and conveyors may be subject to diagnosis. In addition, the smart sensor can collect different types of sensing data, such as vibration, current, and temperature, from facilities, and wired or wireless communication with the gateway is possible.

단계(303)에서, 서버는, 가공 데이터들을 이용하여 상기 설비의 상태를 진단할 수 있다. 단계(304)에서, 서버는, 진단한 결과에 기초하여 상기 스마트 센서에 대한 제어 명령을 생성할 수 있다. In step 303, the server may diagnose the state of the facility using the processing data. In step 304, the server may generate a control command for the smart sensor based on the diagnosis result.

서버는, 설비의 종류, 설비의 고장 원인 및 설비의 부품의 정상 범위에 대한 복수의 임계치들 중 적어도 하나 이상의 임계치를 이용하여, 가공 데이터가 정상 범위인지 결정할 수 있다. The server may determine whether the processing data is within a normal range by using at least one threshold among a plurality of thresholds for the type of facility, the cause of failure of the facility, and the normal range of parts of the facility.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 센서의 구조를 블록도로 도시한 것이다. 4 is a block diagram showing the structure of a smart sensor according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 스마트 센서(400)는 i) 센싱 단말(401), ii) MCU(micro controller unit) (402), iii) 외부 ADC(Analog to Digital Converter) (406), iv) 메모리(405), v) 통신 단말(408), vi) 스위치(407) 및 vii) 배터리(409)를 구성으로 포함할 수 있다. Referring to FIG. 4, the smart sensor 400 includes i) a sensing terminal 401, ii) a micro controller unit (MCU) 402, iii) an external Analog to Digital Converter (ADC) 406, iv) a memory ( 405), v) a communication terminal 408, vi) a switch 407, and vii) a battery 409.

센싱 단말(401)은, 설비로부터 센싱 데이터를 수집하는 단말로서, 설비의 진동, 전류, 온도 등의 센싱 데이터를 수집할 수 있다. 본 발명의 센싱 데이터는 특정 종류의 데이터로 한정되지 않는다. 센싱 데이터는 시계열로 수집되며, ADC에 의하여 디지털 신호로 변환되고, 프로세서(403)에 의하여 처리된다. 센싱 단말(401)의 센싱 주기는 프로세서(403)에 의해 결정되며, 스마트 센서(400)의 동작 모드에 따라 달라질 수 있다. The sensing terminal 401 is a terminal that collects sensing data from facilities, and may collect sensing data such as vibration, current, and temperature of facilities. Sensing data of the present invention is not limited to a specific type of data. Sensing data is collected in time series, converted into digital signals by the ADC, and processed by the processor 403. The sensing period of the sensing terminal 401 is determined by the processor 403 and may vary according to the operation mode of the smart sensor 400 .

MCU(402)는 센싱 데이터의 연산 및 설비의 상태를 진단하고 스마트 센서(400)의 동작 모드를 결정하는 프로세서(403) 및 센싱 데이터를 디지털 신호로 변환하는 내부 ADC(404)를 포함한다. The MCU 402 includes a processor 403 for calculating the sensing data and diagnosing the state of the equipment and determining the operation mode of the smart sensor 400 and an internal ADC 404 for converting the sensing data into a digital signal.

외부 ADC(406)는 내부 ADC(404)의 해상도보다 고해상도이고 소비 전력이 높은 ADC로서, 설비의 상태가 정상 상태인 경우, 소비 전력이 낮은 내부 ADC(404)가 이용되지만, 설비의 상태가 정상 상태가 아닌 경우, 설비의 상태에 대한 정확한 진단을 위하여 해상도가 높은 외부 ADC(406)가 이용될 수 있다. 따라서, 설비의 정확한 진단과 스마트 센서(400)의 전력 효율을 높일 수 있다. The external ADC 406 is an ADC with higher resolution and higher power consumption than the resolution of the internal ADC 404. When the facility is in a normal state, the internal ADC 404 with low power consumption is used, but the facility is in a normal state. If not, an external ADC 406 with high resolution can be used to accurately diagnose the state of the facility. Therefore, accurate diagnosis of facilities and power efficiency of the smart sensor 400 can be increased.

구체적으로, 프로세서(403)는 설비의 상태에 따라 스위치(407)를 제어함으로써 내부 ADC(404) 및 외부 ADC(406) 중 어느 하나에서 센싱 데이터를 디지털 신호로 변환하도록 제어할 수 있다.Specifically, the processor 403 may control the switch 407 according to the state of the equipment to convert the sensing data into a digital signal in either the internal ADC 404 or the external ADC 406 .

메모리(405)는 센싱 데이터, 스마트 센서(400)의 동작 파라미터, 설비의 상태 등을 저장할 수 있다. 통신 단말(408)은, 게이트웨이로부터 제어 요청을 수신하거나, 센싱 데이터, 센서의 상태, 설비의 상태, 배터리(409) 잔량 및 스마트 센서(400)의 동작 파라미터 등을 게이트웨이에 송신하기 위한 단말이다. 또한, 통신 단말(408)은 다른 스마트 센서(411)와 센싱 데이터 및 설비의 상태 등을 송수신하기 위해 이용된다.The memory 405 may store sensing data, operation parameters of the smart sensor 400, and the state of equipment. The communication terminal 408 is a terminal for receiving a control request from the gateway or transmitting sensing data, sensor status, facility status, battery 409 remaining amount, and operating parameters of the smart sensor 400 to the gateway. In addition, the communication terminal 408 is used to transmit and receive other smart sensors 411 and sensing data and facility status.

배터리(409)는 센싱 단말(401), MCU(402), 외부 ADC(406), 메모리(405), 통신 단말(408)에 전원을 공급하기 위해 이용된다. 배터리(409)의 잔여 용량에 대한 정보는 프로세서(403)에 전달된다. 스마트 센서(400)는 유선으로 전원을 공급받을 수 있으며, 설비의 진동 또는 열로 전력을 생산하는 에너지 하비스팅(energy harvesting) 단말을 추가로 포함할 수 있다. 에너지 하비스팅 단말은 설비의 진동 또는 열로 생산한 전력을 배터리(409)에 전달할 수 있다.The battery 409 is used to supply power to the sensing terminal 401 , the MCU 402 , the external ADC 406 , the memory 405 , and the communication terminal 408 . Information about the remaining capacity of the battery 409 is transmitted to the processor 403 . The smart sensor 400 may receive power by wire and may additionally include an energy harvesting terminal that generates power by vibration or heat of a facility. The energy harvesting terminal may transfer power generated by vibration or heat of the facility to the battery 409 .

그리고, 회로 기판(410)은 센싱 단말(401)의 자가 진단을 위하여 이용된다. 센싱 단말(401)의 자가 진단을 위해, 프로세서(403)는 회로 기판(410)을 이용하여 센싱 단말(401)에 전압을 인가함으로써 센싱 단말이 정상 상태인지 판단할 수 있다. 또한, 프로세서(403)는 회로 기판(410)과 센싱 단말(401) 사이 스위치를 제어함으로써, 회로 기판(410)에 결함이 발생하였는지 판단할 수 있다. Also, the circuit board 410 is used for self-diagnosis of the sensing terminal 401 . For self-diagnosis of the sensing terminal 401 , the processor 403 may determine whether the sensing terminal 401 is in a normal state by applying a voltage to the sensing terminal 401 using the circuit board 410 . Also, the processor 403 may determine whether a defect has occurred in the circuit board 410 by controlling a switch between the circuit board 410 and the sensing terminal 401 .

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 센서의 동작 모드들을 도시한 것이다.5 illustrates operation modes of a smart sensor according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 스마트 센서는 액티브(active) 모드, 패시브(passive) 모드 및 테스트(test) 모드 중 어느 하나의 모드로 동작할 수 있다.The smart sensor of the present invention may operate in any one of an active mode, a passive mode, and a test mode.

액티브 모드에서, 프로세서는 설비로부터 수집한 센싱 데이터에 기초하여, 설비의 상태를 진단하고, 설비의 상태에 따라 스마트 센서의 동작 모드를 결정할 수 있다. 액티브 모드에서, 이상 데이터를 포함한 시계열의 센싱 데이터에 기초하여 스마트 센서의 동작 모드가 결정된다. 센싱 데이터는 외부 ADC 또는 내부 ADC에 의하여 변환된 데이터이다. In the active mode, the processor may diagnose the state of the equipment based on the sensing data collected from the equipment and determine the operation mode of the smart sensor according to the state of the equipment. In the active mode, the operation mode of the smart sensor is determined based on time-series sensing data including abnormal data. The sensing data is data converted by an external ADC or an internal ADC.

액티브 모드에서, 스마트 센서는, 서로 다른 동작 파라미터를 이용하는 복수의 동작 모드들 중 프로세서에 의해 결정된 어느 하나의 동작 모드에 따라 동작한다. 복수의 동작 모드는, 정상 모드, 경계 모드, 천이 모드 및 위험 모드를 포함할 수 있다. 프로세서는 센싱 데이터에 기초하여 스마트 센서의 동작 모드를 결정한다.In the active mode, the smart sensor operates according to one operation mode determined by a processor among a plurality of operation modes using different operating parameters. The plurality of operating modes may include normal mode, alert mode, transition mode, and risk mode. The processor determines an operating mode of the smart sensor based on the sensing data.

구체적으로, 설비의 상태가 정상 상태인 경우, 프로세서는 스마트 센서의 동작 모드를 정상 모드로 결정한다. 그리고, 설비의 상태가 이상 상태인 경우, 프로세서는 스마트 센서의 동작 모드를 경계 모드, 천이 모드 및 위험 모드 중 어느 하나의 모드로 결정할 수 있다. 그리고, 액티브 모드에서 스마트 센서의 동작 모드들은, 센싱 데이터에 따라, 서로 다른 동작 모드로 변경될 수 있다. Specifically, when the equipment is in a normal state, the processor determines the operating mode of the smart sensor as the normal mode. And, when the state of the facility is abnormal, the processor may determine an operation mode of the smart sensor as any one mode among alert mode, transition mode, and risk mode. Also, operation modes of the smart sensor in the active mode may be changed to different operation modes according to sensing data.

각 동작 모드에는 서로 다른 동작 파라미터가 설정된다. 동작 파라미터는 센싱 데이터 및 설비의 상태를 게이트웨이 또는 서버에 송신하는 송신 주기, 센싱 단말의 센싱 주기 및 설비의 상태를 체크하기 위한 체크 주기를 포함한다. Different operating parameters are set for each operating mode. The operating parameters include a transmission period for transmitting sensing data and facility status to a gateway or a server, a sensing period for a sensing terminal, and a check period for checking the facility status.

일례로, 설비의 상태를 정확하게 진단하기 위해, 경계 모드는 정상 모드보다 송신 주기, 체크 주기 및 센싱 주기가 짧게 설정되고, 위험 모드는 경계 모드보다 송신 주기, 체크 주기 및 센싱 주기가 짧게 설정된다. For example, in order to accurately diagnose the state of the facility, the transmission period, check period, and sensing period are set shorter in the alert mode than in the normal mode, and the transmission period, check period, and sensing period in the danger mode are set shorter than those in the alert mode.

이 때, 천이 모드는 위험 모드보다 송신 주기, 체크 주기 및 센싱 주기가 짧게 설정된다. 천이 모드는 센싱 데이터에 기초할 때 설비의 상태가 위험한 상태로 변경되는 시점이기 때문에, 가장 짧은 주기로 동작하도록 제어된다. 즉, 천이 모드는, 서버나 스마트 팩토리의 운용자에 설비에 큰 문제가 발생했음을 알리기 위한 동작 모드다.At this time, the transition mode is set to have shorter transmission period, check period, and sensing period than the risk mode. The transition mode is controlled to operate with the shortest cycle because it is a point in time when the state of the equipment is changed to a dangerous state based on the sensing data. That is, the transition mode is an operation mode for notifying the server or smart factory operator that a major problem has occurred in the facility.

예를 들어, 정상 모드에서, 송신 주기는 1일당 8회로 설정될 수 있고, 센싱 주기는 20초당 1회로 설정될 수 있다. 경계 모드에서, 송신 주기는 1일당 24회로 설정될 수 있고, 센싱 주기는 10초당 1회로 설정될 수 있다. 위험 모드에서, 송신 주기는 10분에 1회로 설정될 수 있고, 센싱 주기는 5초당 1회로 설정될 수 있다. 천이 모드에서, 송신 주기는 10초에 1회로 설정될 수 있고, 센싱 주기는 1초당 1회로 설정될 수 있다. For example, in the normal mode, the transmission period may be set to 8 times per day, and the sensing period may be set to once per 20 seconds. In the alert mode, the transmission period may be set to 24 times per day, and the sensing period may be set to once per 10 seconds. In the danger mode, the transmission period may be set to once every 10 minutes, and the sensing period may be set to once every 5 seconds. In the transition mode, the transmission period may be set to once per 10 seconds, and the sensing period may be set to once per second.

그리고, 정상 모드에서, 체크 주기는 1분에 1회로 설정될 수 있고, 경계 모드에서, 체크 주기는, 30초에 1회로 설정될 수 있고, 천이 모드 및 위험 모드에서, 체크 주기는, 1초에 1회로 설정될 수 있다. And, in normal mode, the check cycle can be set to once per minute, in alert mode, the check cycle can be set to once every 30 seconds, and in transition mode and danger mode, the check cycle is 1 second. It can be set once in .

센싱 주기마다, 프로세서는 센싱 단말을 이용하여 설비로부터 진동, 전류, 온도 등의 센싱 데이터를 수집한다. 송신 주기마다 프로세서는 통신 단말을 이용하여 (i) 센싱 데이터와 (ii) 센싱 데이터로부터 계산된 RMS(Root Mean Square) 및 (iii) 스마트 센서의 동작 모드를 게이트웨이 또는 서버에 송신할 수 있다. 일례로, RMS는 1024개의 센싱 데이터(1초 길이의 센싱 데이터)로 계산된다. At each sensing period, the processor collects sensing data such as vibration, current, and temperature from the facility using the sensing terminal. For each transmission period, the processor may transmit (i) sensing data, (ii) a root mean square (RMS) calculated from the sensing data, and (iii) an operation mode of the smart sensor to a gateway or server using a communication terminal. As an example, RMS is calculated with 1024 pieces of sensing data (sensing data with a length of 1 second).

체크 주기마다, 프로세서는 센싱 데이터와 정상 임계치 또는 이상 임계치를 비교하여, 설비의 상태 및 스마트 센서의 동작 상태를 결정한다.At each check period, the processor compares the sensing data with a normal threshold or an abnormal threshold to determine the state of the facility and the operating state of the smart sensor.

그리고, 전력 효율을 도모하기 위해, 정상 모드에서는 MCU에 포함된 내부 ADC가 이용되며, 경계 모드, 천이 모드 및 위험 모드에서는 설비의 정밀한 진단을 위해 고해상도인 외부 ADC가 이용될 수 있다. In addition, to promote power efficiency, an internal ADC included in the MCU is used in normal mode, and an external ADC with high resolution can be used for precise diagnosis of equipment in alert mode, transition mode, and risk mode.

동작 모드가 결정된 경우, 프로세서는 스위치를 제어함으로써 결정된 동작 모드에 따라 센싱 데이터가 외부 ADC 또는 내부 ADC에서 디지털 신호로 변환되도록 한다. 본 명세서에서 내부 ADC는 제1 ADC, 외부 ADC는 제2 ADC로 정의될 수 있다.When the operation mode is determined, the processor controls the switch so that the sensing data is converted into a digital signal by the external ADC or the internal ADC according to the determined operation mode. In this specification, an internal ADC may be defined as a first ADC, and an external ADC may be defined as a second ADC.

체크 주기마다, 프로세서는 센싱 데이터와 정상 임계치 또는 이상 임계치를 비교하여, 설비의 상태 및 스마트 센서의 동작 상태를 결정한다.At each check period, the processor compares the sensing data with a normal threshold or an abnormal threshold to determine the state of the facility and the operating state of the smart sensor.

프로세서는, 센싱 데이터가 정상 범위에 속하는 경우, 설비의 상태를 정상 상태로 결정하고, 동작 모드를 정상 모드로 결정하고, 정상 모드에 따라 스마트 센서를 제어한다. When the sensing data falls within the normal range, the processor determines the state of the equipment as the normal state, determines the operating mode as the normal mode, and controls the smart sensor according to the normal mode.

정상 임계치는 설비가 정상적으로 동작하는 경우에 나타나는 센싱 데이터의 범위에 의하여 결정된다. 즉, 정상 임계치는 설비가 정상적으로 동작하는 경우 센싱 데이터의 정상 범위의 상한선 또는 하한선을 의미한다. 정상 임계치는 정상 범위의 상한선을 나타낸다. The normal threshold is determined by the range of sensing data that appears when the equipment operates normally. That is, the normal threshold means the upper or lower limit of the normal range of the sensing data when the facility operates normally. The normal threshold represents the upper limit of the normal range.

그리고, 프로세서는, 동작 모드가 정상 모드일 때, 체크 주기마다, 센싱 데이터와 정상 임계치를 비교하여, 설비의 상태 및 스마트 센서의 동작 모드를 결정한다. In addition, when the operation mode is the normal mode, the processor compares the sensing data with the normal threshold at every check period to determine the state of the facility and the operation mode of the smart sensor.

일례로, 센싱 데이터가 미리 설정된 정상 임계치보다 높은 경우, 프로세서는 설비의 상태를 이상 상태로 결정하고, 동작 모드를 정상 모드에서 경계 모드로 변경한다. 그리고, 프로세서는 통신 단말을 통해 변경된 설비의 상태를 게이트웨이 또는 서버에 송신할 수 있다. For example, when the sensing data is higher than a preset normal threshold, the processor determines the state of the facility as an abnormal state and changes the operation mode from the normal mode to the alert mode. And, the processor may transmit the changed state of the facility to the gateway or the server through the communication terminal.

구체적으로, 센싱 데이터가 미리 설정된 정상 임계치보다 높은 경우, 하위 트리거가 발생하고, 프로세서는 하위 트리거가 발생한 이후 일정 시간 동안 정상 임계치보다 높은 센싱 데이터의 수나 비율에 기초하여 설비의 상태를 결정하고, 스마트 센서의 동작 모드를 결정한다.Specifically, when the sensing data is higher than the preset normal threshold, a lower trigger occurs, and the processor determines the state of the facility based on the number or ratio of the sensing data higher than the normal threshold for a certain period of time after the lower trigger occurs, and Determine the operating mode of the sensor.

예를 들어, 정상 범위는 0-5g 일 수 있고, 센싱 데이터가 5g보다 큰 경우, 하위 트리거가 발생하고, 프로세서는 하위 트리거가 발생한 이후 일정 시간 동안 정상 임계치보다 높은 센싱 데이터의 수나 비율에 따라 설비의 상태 및 스마트 센서의 동작 모드를 결정한다. 예를 들어, 일정 시간은 10분일 수 있다.For example, the normal range may be 0-5g, and when the sensing data is greater than 5g, a subtrigger occurs, and the processor sets the equipment according to the number or ratio of sensing data higher than the normal threshold for a certain period of time after the subtrigger occurs. and the operating mode of the smart sensor. For example, the period of time may be 10 minutes.

프로세서는 일정한 시간 동안 센싱 데이터 중 정상 범위에 속하지 않는 센싱 데이터가 트리거링 개수 이상이거나 일정한 시간 동안 센싱 데이터 중 정상 임계치 보다 높은 센싱 데이터가 트리거링 개수 이상인 경우, 설비의 상태를 이상 상태로 결정하고, 스마트 센서의 동작 모드를 정상 모드에서 경계 모드로 변경할 수 있다. The processor determines the state of the facility as an abnormal state when the sensing data that does not belong to the normal range among the sensing data for a certain period of time is more than the triggering number or the sensing data that is higher than the normal threshold among the sensing data for a certain period of time is more than the triggering number. The operation mode of the can be changed from normal mode to alert mode.

예를 들어, 20초 마다 1000개의 센싱 데이터가 수집될 때, 센싱 데이터 중 정상 임계치 보다 높은 센싱 데이터의 수가 트리거링 개수인 200개 보다 많은 250개인 경우, 프로세서는 설비의 상태를 이상 상태로 결정하고, 동작 모드를 정상 모드에서 경계 모드로 변경할 수 있다.For example, when 1000 pieces of sensing data are collected every 20 seconds, if the number of sensing data higher than the normal threshold among the sensing data is 250, which is more than the triggering number of 200, the processor determines the state of the facility as an abnormal state, The operating mode can be changed from normal mode to alert mode.

그리고, 정상 임계치보다 높은 센싱 데이터로 인하여 하위 트리거가 발생한 경우, 프로세서는 하위 트리거가 발생한 이후 일정 시간 구간 마다 센싱 데이터 중 정상 임계치 보다 높은 센싱 데이터의 비율을 판단하고, 비율이 트리거링 비율 보다 높거나, 이전 시간 구간 보다 증가하는 경우, 설비의 상태를 이상 상태로 결정하고, 동작 모드를 정상 모드에서 경계 모드로 변경할 수 있다. And, when a lower trigger occurs due to sensing data higher than the normal threshold, the processor determines the ratio of the sensing data higher than the normal threshold among the sensing data for every predetermined time interval after the lower trigger occurs, and the ratio is higher than the triggering ratio, If it increases from the previous time interval, the state of the facility may be determined as an abnormal state, and the operation mode may be changed from the normal mode to the alert mode.

예를 들어, 20초 마다 센싱 데이터가 수집될 때, 센싱 데이터 중 정상 임계치 보다 높은 센싱 데이터의 비율이 N번 구간에서 15% 였으나, N+1번 구간에서 20%로 증가한 경우, 프로세서는 설비의 상태를 이상 상태로 결정하고, 동작 모드를 정상 모드에서 경계 모드로 변경할 수 있다. For example, when sensing data is collected every 20 seconds, if the ratio of sensing data higher than the normal threshold among the sensing data was 15% in section N, but increased to 20% in section N+1, the processor The state may be determined as an abnormal state, and the operation mode may be changed from normal mode to alert mode.

또는, 정상 임계치 보다 높은 센싱 데이터의 비율이 N번 구간에서 트리거링 비율 보다 높은 25%인 경우, 프로세서는 설비의 상태를 이상 상태로 결정하고, 동작 모드를 정상 모드에서 경계 모드로 변경할 수 있다.Alternatively, if the ratio of the sensing data higher than the normal threshold is 25% higher than the triggering ratio in section N, the processor may determine the state of the facility as an abnormal state and change the operation mode from the normal mode to the alert mode.

또는, 일정한 시간 동안 지속적으로 센싱 데이터 중 정상 임계치 보다 높은 센싱 데이터의 비율이 증가하는 경우, 프로세서는 설비의 상태를 이상 상태로 결정하고, 동작 모드를 정상 모드에서 경계 모드로 변경할 수 있다. 그리고, 프로세서는 통신 단말을 통해 설비의 상태가 이상 상태임을 게이트웨이 또는 서버에 전달할 수 있다. 그리고, 프로세서는 통신 단말을 이용하여 스마트 센서의 동작 모드를 서버 또는 게이트웨이에 송신할 수 있다.Alternatively, when the ratio of the sensing data higher than the normal threshold among the sensing data continuously increases for a predetermined time, the processor may determine the state of the facility as an abnormal state and change the operation mode from the normal mode to the alert mode. And, the processor may transmit that the state of the facility is in an abnormal state to the gateway or the server through the communication terminal. And, the processor may transmit the operation mode of the smart sensor to the server or gateway using the communication terminal.

다만, 하위 트리거가 발생하고, 현재 시간 구간의 센싱 데이터 중 정상 임계치 보다 높은 센싱 데이터의 비율이 이전 시간 구간 보다 증가하지 않고, 그 비율이 트리거링 비율보다 낮은 경우, 하위 트리거가 종료되고, 설비의 상태(정상 상태)나 스마트 센서의 동작 모드(정상 모드)는 유지된다.However, when a lower trigger occurs and the ratio of sensing data higher than the normal threshold among the sensing data in the current time section does not increase than the previous time section and the ratio is lower than the triggering ratio, the lower trigger ends and the equipment state (normal state) or the operation mode (normal mode) of the smart sensor is maintained.

다만, 설비의 상태가 이상 상태로 결정되고, 현재 시간 구간의 센싱 데이터 중 정상 임계치 보다 높은 센싱 데이터의 비율이 이전 시간 구간의 비율 보다 현재 시간 구간의 비율에서 낮아진 경우, 하위 트리거가 발생한다.However, when the state of the facility is determined to be abnormal and the ratio of the sensing data higher than the normal threshold among the sensing data of the current time section is lower than the ratio of the previous time section in the ratio of the current time section, a lower trigger occurs.

하위 트리거가 발생한 이후, 정상 임계치 보다 높은 센싱 데이터의 비율이 감소하는 경우, 프로세서는 설비의 상태를 정상 상태로 결정하고, 동작 모드를 경계 모드에서 정상 모드로 변경할 수 있다. 그리고, 프로세서는 통신 단말을 통해 설비의 상태가 정상 상태임을 게이트웨이 또는 서버에 전달할 수 있다.After the occurrence of the lower trigger, if the ratio of the sensing data higher than the normal threshold decreases, the processor may determine the state of the facility as the normal state and change the operation mode from the alert mode to the normal mode. And, the processor may transmit that the facility is in a normal state to the gateway or the server through the communication terminal.

그리고, 스마트 센서의 동작 모드가 경계 모드로 결정되고, 센싱 데이터가 미리 설정된 이상 임계치보다 높은 경우, 상위 트리거가 발생하고, 프로세서는 동작 모드를 경계 모드에서 천이 모드로 변경한다. 그리고, 프로세서는 통신 단말을 이용하여 스마트 센서의 동작 모드를 서버 또는 게이트웨이에 송신할 수 있다.And, when the operating mode of the smart sensor is determined to be the alert mode and the sensing data is higher than a preset abnormal threshold, an upper trigger occurs, and the processor changes the operating mode from the alert mode to the transition mode. And, the processor may transmit the operation mode of the smart sensor to the server or gateway using the communication terminal.

그리고, 설비에 결함이 크게 발생할수록 센싱 데이터가 정상 범위 보다 크게 벗어날 수 있기 때문에, 이상 임계치는 정상 임계치 보다 높게 설정된다.In addition, since the sensing data may deviate more than the normal range as the number of defects in the facility increases, the abnormality threshold is set higher than the normal threshold.

스마트 센서의 동작 모드가 천이 모드로 결정된 경우, 송신 주기 마다 프로세서는 일정한 시간 동안 센싱 데이터 중 이상 임계치보다 높은 센싱 데이터의 수와 비율, 센싱 데이터로부터 계산되는 RMS, 설비의 상태 및 스마트 센서의 동작 모드를 게이트웨이 또는 서버에 송신한다.When the operation mode of the smart sensor is determined to be the transition mode, the processor determines the number and ratio of sensing data higher than the abnormal threshold among the sensing data for a certain period of time for a certain period of time, the RMS calculated from the sensing data, the state of the facility, and the operation mode of the smart sensor to the gateway or server.

프로세서는 일정한 시간 동안 센싱 데이터 중 이상 임계치보다 높은 센싱 데이터의 수가 트리거링 개수 이상인 경우, 스마트 센서의 동작 모드를 천이 모드에서 위험 모드로 변경할 수 있다. The processor may change the operation mode of the smart sensor from the transition mode to the danger mode when the number of sensing data higher than the abnormal threshold is greater than or equal to the triggering number among the sensing data for a predetermined time.

예를 들어, 20초 마다 1000개의 센싱 데이터가 수집될 때, 센싱 데이터 중 이상 임계치(8g) 보다 높은 센싱 데이터의 수가 트리거링 개수인 200개 보다 많은 250개인 경우, 프로세서는, 동작 모드를 천이 모드에서 위험 모드로 변경할 수 있다.For example, when 1000 pieces of sensing data are collected every 20 seconds, and the number of sensing data higher than the abnormality threshold (8g) among the sensing data is 250, which is greater than the triggering number of 200, the processor changes the operation mode to the transition mode. You can change to risk mode.

그리고, 프로세서는 일정한 시간 구간 마다 센싱 데이터 중 이상 임계치 보다 높은 센싱 데이터의 비율을 판단하고, 그 비율이 트리거링 비율 보다 높고 이전 시간 구간 보다 증가하는 경우, 동작 모드를 천이 모드에서 위험 모드로 변경할 수 있다. In addition, the processor determines the ratio of sensing data higher than the abnormal threshold among the sensing data for each predetermined time interval, and when the ratio is higher than the triggering ratio and increases from the previous time interval, the operation mode may be changed from the transition mode to the dangerous mode. .

예를 들어, 10초 마다 센싱 데이터가 수집될 때, 센싱 데이터 중 이상 임계치 보다 높은 센싱 데이터의 비율이 N번 구간에서 15% 였으나, N+1번 구간에서 20%로 증가한 경우, 프로세서는 동작 모드를 천이 모드에서 위험 모드로 변경할 수 있다. For example, when sensing data is collected every 10 seconds, if the ratio of sensing data higher than the abnormal threshold among the sensing data is 15% in section N but increases to 20% in section N+1, the processor enters the operating mode can be changed from transition mode to risk mode.

또는, 복수의 연속된 시간 구간 동안 지속적으로 센싱 데이터 중 이상 임계치 보다 높은 센싱 데이터의 비율이 증가하는 경우, 프로세서는, 동작 모드를 천이 모드에서 위험 모드로 변경할 수 있다. 그리고, 프로세서는 통신 단말을 이용하여 스마트 센서의 동작 모드를 서버 또는 게이트웨이에 송신할 수 있다.Alternatively, when the ratio of the sensing data higher than the abnormal threshold among the sensing data continuously increases during a plurality of consecutive time intervals, the processor may change the operation mode from the transition mode to the dangerous mode. And, the processor may transmit the operation mode of the smart sensor to the server or gateway using the communication terminal.

다만, 현재 시간 구간의 센싱 데이터가 이상 임계치 보다 낮은 경우, 상위 트리거가 발생하고, 프로세서는 동작 모드를 위험 모드에서 천이 모드로 변경한다.However, when the sensing data of the current time interval is lower than the abnormal threshold, an upper trigger occurs and the processor changes the operation mode from the danger mode to the transition mode.

그리고, 천이 모드에서 이상 임계치 보다 높은 센싱 데이터의 비율이 감소하는 경우, 프로세서는 동작 모드를 천이 모드에서 경계 모드로 변경할 수 있다. 그리고, 프로세서는 통신 단말을 이용하여 스마트 센서의 동작 모드를 서버 또는 게이트웨이에 송신할 수 있다.And, when the ratio of the sensing data higher than the abnormality threshold decreases in the transition mode, the processor may change the operation mode from the transition mode to the boundary mode. And, the processor may transmit the operation mode of the smart sensor to the server or gateway using the communication terminal.

그리고, 게이트웨이의 제어 명령이 수신된 경우, 스마트 센서는 액티브 모드가 아닌 패시브 모드로 동작한다. 패시브 모드에서, 프로세서는 게이트웨이 요청에 따라 스마트 센서의 가장 최근 동작 모드를 송신하거나, 특정 이벤트에 대한 센싱 데이터를 송신하거나, 스마트 센서에 포함된 펌웨어의 버전에 대한 정보를 송신할 수 있고, 스마트 센서는 게이트웨이 요청에 의해 다시 액티브 모드로 동작한다.Also, when a control command from the gateway is received, the smart sensor operates in a passive mode rather than an active mode. In the passive mode, the processor may transmit the most recent operation mode of the smart sensor, transmit sensing data for a specific event, or transmit information about the version of firmware included in the smart sensor, according to the request of the gateway. operates in active mode again upon request of the gateway.

스마트 센서가 액티브 모드로 동작하는 경우, 프로세서에 의해 자가 진단 주기마다 테스트 모드로 변경된다. 테스트 모드에서, 프로세서는 회로 기판을 이용하여 센싱 단말에 전압을 인가함으로써 센싱 단말이 정상 상태인지 판단할 수 있다.When the smart sensor operates in an active mode, it is changed to a test mode every self-diagnosis period by a processor. In the test mode, the processor may determine whether the sensing terminal is in a normal state by applying a voltage to the sensing terminal using a circuit board.

도 5의 (a)는, 설비의 상태가 정상 상태인 경우, 스마트 센서가 결정한 설비의 상태 및 동작 모드를 나타낸 도면이다. 설비의 상태가 정상 상태인 경우, 프로세서는 설비의 상태를 정상 상태로 결정하고, 스마트 센서의 동작 모드를 정상 모드(A)로 결정한다. 그리고, 스마트 센서의 상태는 테스트 모드에서 결정될 수 있다. 스마트 센서의 상태가 정상이 아닌 경우, 프로세서는 스마트 센서의 상태를 게이트웨이에 전달함으로써 사용자에게 알릴 수 있다. 5(a) is a diagram illustrating the state of the facility and the operation mode determined by the smart sensor when the state of the facility is in a normal state. When the state of the facility is in the normal state, the processor determines the state of the facility as the normal state and determines the operation mode of the smart sensor as the normal mode (A). And, the state of the smart sensor may be determined in the test mode. When the state of the smart sensor is not normal, the processor may notify the user by transferring the state of the smart sensor to the gateway.

도 5의 (a)를 참조하면, 동작 모드가 정상 모드(A)로 결정됨에 따라, 소비 전력이 낮은 내부 ADC가 이용되고, 센싱 주기는 하로 설정되고, 통신 주기도 하로 설정된다. Referring to (a) of FIG. 5 , as the operation mode is determined to be the normal mode (A), an internal ADC with low power consumption is used, the sensing cycle is set to LOW, and the communication cycle is also set to LOW.

그리고, 설비의 상태가 정상 상태로 결정됨에 따라 게이트웨이 또는 서버에서 각 스마트 센서로부터 수신되는 센싱 데이터의 중요도를 구분하기 위한 우선 순위도 하로 설정된다. In addition, as the state of the facility is determined to be normal, the priority for distinguishing the importance of the sensing data received from each smart sensor in the gateway or server is set to a lower level.

도 5의 (b)는, 설비의 상태가 이상 상태인 경우, 스마트 센서가 결정한 설비의 상태 및 동작 모드를 나타낸 도면이다. 설비의 상태가 이상 상태인 경우, 프로세서는 설비의 상태를 이상 상태로 결정하고, 설비의 상태에 따라 동작 모드를 경계 모드(B)로 결정한다.5(b) is a diagram showing the state of the facility and the operation mode determined by the smart sensor when the state of the facility is in an abnormal state. When the state of the facility is in an abnormal state, the processor determines the state of the facility to be in an abnormal state, and determines the operation mode as the alert mode (B) according to the state of the facility.

도 5의 (b)를 참조하면, 동작 모드가 경계 모드(A)로 결정됨에 따라, 해상도가 높은 외부 ADC가 이용되고, 센싱 주기는 상으로 설정되고, 통신 주기도 상으로 설정된다. 센싱 주기 및 통신 주기는 하일 때보다 상일 때 짧다.Referring to (b) of FIG. 5 , as the operation mode is determined to be the boundary mode (A), an external ADC with high resolution is used, the sensing period is set to phase, and the communication period is set to phase. The sensing period and the communication period are shorter when it is high than when it is low.

그리고, 설비의 상태가 이상 상태로 결정됨에 따라 게이트웨이 또는 서버에서 각 스마트 센서로부터 수신되는 센싱 데이터의 중요도를 구분하기 위한 우선 순위는 상으로 설정된다. 우선 순위가 상으로 결정되는 경우 우선 순위가 하인 경우 보다 설비를 진단함에 있어 서버에서 우선적으로 고려된다. In addition, as the state of the facility is determined to be abnormal, the priority for classifying the importance of the sensing data received from each smart sensor in the gateway or server is set to 0. When the priority is determined as high, the server takes precedence in diagnosing the facility rather than when the priority is lower.

도 5의 (b)를 참조하면, 배터리의 잔여 용량은 60%이고, 기준 용량이 50%인 경우, 프로세서는 배터리 상태를 고려하여 내부 ADC를 이용하거나 센싱 주기 및 통신 주기를 길게 설정할 수 있다. Referring to (b) of FIG. 5 , when the remaining capacity of the battery is 60% and the reference capacity is 50%, the processor may use an internal ADC or set a longer sensing period and communication period in consideration of the battery state.

도 5의 (c)는, 센싱 데이터에 기초하여 스마트 센서의 동작 모드가 천이 모드로 결정된 것을 나타낸 도면이다. 도 5의 (c)를 참조하면, 설비의 상태는 이상 상태로 유지되고, 프로세서는 센싱 데이터에 기초하여 동작 모드를 천이 모드로 결정한다. 5(c) is a diagram showing that the operation mode of the smart sensor is determined as a transition mode based on sensing data. Referring to (c) of FIG. 5 , the state of the facility is maintained in an abnormal state, and the processor determines the operation mode as a transition mode based on the sensing data.

도 5의 (c)를 참조하면, 동작 모드가 천이 모드로 결정됨에 따라, 소비 전력 및 해상도가 높은 외부 ADC가 이용되고, 센싱 주기는 최상으로 설정되고, 통신 주기 및 체크 주기도 최상으로 설정된다. 천이 모드는 센싱 데이터에 기초할 때 설비의 상태가 위험한 상태로 변경되는 시점이기 때문에, 가장 짧은 주기로 동작하도록 제어된다.Referring to (c) of FIG. 5, as the operation mode is determined to be the transition mode, an external ADC with high power consumption and resolution is used, the sensing period is set to the best, and the communication period and check period are also set to the best. The transition mode is controlled to operate with the shortest cycle because it is a point in time when the state of the equipment is changed to a dangerous state based on the sensing data.

그리고, 동작 모드가 천이 모드로 결정됨에 따라 게이트웨이 또는 서버에서 각 스마트 센서로부터 수신되는 센싱 데이터의 중요도를 구분하기 위한 우선 순위도 최상으로 설정된다. In addition, as the operation mode is determined as the transition mode, the priority for distinguishing the importance of the sensing data received from each smart sensor in the gateway or server is set to the highest.

도 5의 (d)는, 센싱 데이터에 기초하여 스마트 센서의 동작 모드가 위험 모드로 결정된 것을 나타낸 도면이다 도 5의 (d)를 참조하면, 설비의 상태는 이상 상태로 유지되고, 프로세서는 센싱 데이터에 기초하여 동작 모드를 위험 모드로 결정한다. 5(d) is a diagram showing that the operation mode of the smart sensor is determined to be a risk mode based on sensing data. Referring to FIG. 5(d), the state of the facility is maintained in an abnormal state, and the processor Based on the data, the operation mode is determined as a risk mode.

도 5의 (d)를 참조하면, 동작 모드가 위험 모드로 결정됨에 따라, 소비 전력 및 해상도가 높은 외부 ADC가 이용되고, 센싱 주기는 상으로 설정되고, 통신 주기도 상으로 설정된다. Referring to (d) of FIG. 5 , as the operation mode is determined to be the critical mode, an external ADC with high power consumption and resolution is used, the sensing period is set to phase, and the communication period is set to phase.

그리고, 동작 모드가 위험 모드로 결정됨에 따라 게이트웨이 또는 서버에서 각 스마트 센서로부터 수신되는 센싱 데이터의 중요도를 구분하기 위한 우선 순위도 상으로 설정된다.In addition, as the operation mode is determined to be the risk mode, the gateway or server sets a priority level for classifying the importance of the sensing data received from each smart sensor.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 센서가 수행하는 진단 방법을 플로우 차트로 도시한 도면이다. 6 is a flowchart illustrating a diagnosis method performed by a smart sensor according to an embodiment of the present invention.

단계(601)에서, 스마트 센서의 프로세서는, 설비로부터 센싱 단말에 의하여 수집된 센싱 데이터를 식별한다. 센싱 데이터는 설비의 진동, 전류, 및 온도 등의 시계열 데이터를 의미할 수 있으며, 특별한 예시로 제한되지 않는다.In step 601, the processor of the smart sensor identifies the sensing data collected by the sensing terminal from the facility. The sensing data may refer to time-series data such as vibration, current, and temperature of a facility, and is not limited to a specific example.

단계(602)에서, 스마트 센서의 프로세서는, 센싱 데이터가 정상 범위인지 판단한다. 일정 시간 구간의 센싱 데이터가 정상 범위에 속하는 경우, 프로세서는 다음 시간 구간의 센싱 데이터를 식별한다. In step 602, the processor of the smart sensor determines whether the sensing data is within a normal range. When the sensing data of a certain time interval falls within the normal range, the processor identifies the sensing data of the next time interval.

그러나, 일정 시간 구간의 센싱 데이터가 정상 범위에 속하지 않는 경우, 프로세서는 단계(603)에 따라 센싱 데이터에 기초하여 설비의 상태를 결정한다. 센싱 데이터가 미리 설정된 정상 임계치보다 높은 경우, 하위 트리거가 발생하며, 프로세서는 트리거링 개수 또는 트리거링 비율에 기초하여 설비의 상태를 이상 상태로 결정하고, 동작 모드를 정상 모드에서 경계 모드로 변경한다. However, when the sensing data of the predetermined time period does not fall within the normal range, the processor determines the state of the facility based on the sensing data in step 603 . When the sensing data is higher than the preset normal threshold, a sub-trigger occurs, the processor determines the state of the equipment as an abnormal state based on the number of triggers or the triggering ratio, and changes the operation mode from the normal mode to the alert mode.

또는, 프로세서는 센싱 데이터가 미리 설정된 이상 임계치보다 높은 경우, 스마트 센서의 동작 모드를 경계 모드에서 천이 모드로 변경한다. Alternatively, the processor changes the operation mode of the smart sensor from the alert mode to the transition mode when the sensing data is higher than a preset abnormal threshold.

단계(604)에서, 스마트 센서의 프로세서는, 설비의 상태를 고려하여 스마트 센서의 동작 파라미터를 변경한다. In step 604, the processor of the smart sensor changes operating parameters of the smart sensor in consideration of the state of the equipment.

구체적으로, 설비의 상태가 이상 상태로 결정된 경우, 프로세서는 스마트 센서가 경계 모드로 동작하도록 제어한다. 경계 모드는 정상 모드 보다 송신 주기 및 센싱 주기가 짧게 설정되고, 위험 모드는 경계 모드 보다 송신 주기 및 센싱 주기가 짧게 설정된다.Specifically, when the state of the facility is determined to be abnormal, the processor controls the smart sensor to operate in alert mode. The alert mode has shorter transmission and sensing cycles than the normal mode, and the danger mode has shorter transmission and sensing cycles than the alert mode.

한편, 본 발명에 따른 방법은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성되어 마그네틱 저장매체, 광학적 판독매체, 디지털 저장매체 등 다양한 기록 매체로도 구현될 수 있다.Meanwhile, the method according to the present invention is written as a program that can be executed on a computer and can be implemented in various recording media such as magnetic storage media, optical reading media, and digital storage media.

본 명세서에 설명된 각종 기술들의 구현들은 디지털 전자 회로조직으로, 또는 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어로, 또는 그들의 조합들로 구현될 수 있다. 구현들은 데이터 처리 장치, 예를 들어 프로그램가능 프로세서, 컴퓨터, 또는 다수의 컴퓨터들의 동작에 의한 처리를 위해, 또는 이 동작을 제어하기 위해, 컴퓨터 프로그램 제품, 즉 정보 캐리어, 예를 들어 기계 판독가능 저장 장치(컴퓨터 판독가능 매체) 또는 전파 신호에서 유형적으로 구체화된 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수 있다. 상술한 컴퓨터 프로그램(들)과 같은 컴퓨터 프로그램은 컴파일된 또는 인터프리트된 언어들을 포함하는 임의의 형태의 프로그래밍 언어로 기록될 수 있고, 독립형 프로그램으로서 또는 모듈, 구성요소, 서브루틴, 또는 컴퓨팅 환경에서의 사용에 적절한 다른 유닛으로서 포함하는 임의의 형태로 전개될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 하나의 사이트에서 하나의 컴퓨터 또는 다수의 컴퓨터들 상에서 처리되도록 또는 다수의 사이트들에 걸쳐 분배되고 통신 네트워크에 의해 상호 연결되도록 전개될 수 있다.Implementations of the various techniques described herein may be implemented in digital electronic circuitry, or in computer hardware, firmware, software, or combinations thereof. Implementations may be a computer program product, i.e., an information carrier, e.g., a machine-readable storage, for processing by, or for controlling, the operation of a data processing apparatus, e.g., a programmable processor, computer, or plurality of computers. It can be implemented as a computer program tangibly embodied in a device (computer readable medium) or a radio signal. A computer program, such as the computer program(s) described above, may be written in any form of programming language, including compiled or interpreted languages, and may be written as a stand-alone program or in a module, component, subroutine, or computing environment. It can be deployed in any form, including as other units suitable for the use of. A computer program can be deployed to be processed on one computer or multiple computers at one site or distributed across multiple sites and interconnected by a communication network.

컴퓨터 프로그램의 처리에 적절한 프로세서들은 예로서, 범용 및 특수 목적 마이크로프로세서들 둘 다, 및 임의의 종류의 디지털 컴퓨터의 임의의 하나 이상의 프로세서들을 포함한다. 일반적으로, 프로세서는 판독 전용 메모리 또는 랜덤 액세스 메모리 또는 둘 다로부터 명령어들 및 데이터를 수신할 것이다. 컴퓨터의 요소들은 명령어들을 실행하는 적어도 하나의 프로세서 및 명령어들 및 데이터를 저장하는 하나 이상의 메모리 장치들을 포함할 수 있다. 일반적으로, 컴퓨터는 데이터를 저장하는 하나 이상의 대량 저장 장치들, 예를 들어 자기, 자기-광 디스크들, 또는 광 디스크들을 포함할 수 있거나, 이것들로부터 데이터를 수신하거나 이것들에 데이터를 송신하거나 또는 양쪽으로 되도록 결합될 수도 있다. 컴퓨터 프로그램 명령어들 및 데이터를 구체화하는데 적절한 정보 캐리어들은 예로서 반도체 메모리 장치들, 예를 들어, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(Magnetic Media), CD-ROM(Compact Disk Read Only Memory), DVD(Digital Video Disk)와 같은 광 기록 매체(Optical Media), 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-Optical Media), 롬(ROM, Read Only Memory), 램(RAM, Random Access Memory), 플래시 메모리, EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM) 등을 포함한다. 프로세서 및 메모리는 특수 목적 논리 회로조직에 의해 보충되거나, 이에 포함될 수 있다.Processors suitable for processing a computer program include, by way of example, both general and special purpose microprocessors, and any one or more processors of any kind of digital computer. Generally, a processor will receive instructions and data from read only memory or random access memory or both. Elements of a computer may include at least one processor that executes instructions and one or more memory devices that store instructions and data. In general, a computer may include, receive data from, send data to, or both, one or more mass storage devices that store data, such as magnetic, magneto-optical disks, or optical disks. It can also be combined to become. Information carriers suitable for embodying computer program instructions and data include, for example, semiconductor memory devices, for example, magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, compact disk read only memory (CD-ROM) ), optical media such as DVD (Digital Video Disk), magneto-optical media such as Floptical Disk, ROM (Read Only Memory), RAM (RAM) , Random Access Memory), flash memory, EPROM (Erasable Programmable ROM), EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM), and the like. The processor and memory may be supplemented by, or included in, special purpose logic circuitry.

또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용매체일 수 있고, 컴퓨터 저장매체 및 전송매체를 모두 포함할 수 있다.In addition, computer readable media may be any available media that can be accessed by a computer, and may include both computer storage media and transmission media.

본 명세서는 다수의 특정한 구현물의 세부사항들을 포함하지만, 이들은 어떠한 발명이나 청구 가능한 것의 범위에 대해서도 제한적인 것으로서 이해되어서는 안되며, 오히려 특정한 발명의 특정한 실시형태에 특유할 수 있는 특징들에 대한 설명으로서 이해되어야 한다. 개별적인 실시형태의 문맥에서 본 명세서에 기술된 특정한 특징들은 단일 실시형태에서 조합하여 구현될 수도 있다. 반대로, 단일 실시형태의 문맥에서 기술한 다양한 특징들 역시 개별적으로 혹은 어떠한 적절한 하위 조합으로도 복수의 실시형태에서 구현 가능하다. 나아가, 특징들이 특정한 조합으로 동작하고 초기에 그와 같이 청구된 바와 같이 묘사될 수 있지만, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징들은 일부 경우에 그 조합으로부터 배제될 수 있으며, 그 청구된 조합은 하위 조합이나 하위 조합의 변형물로 변경될 수 있다.Although this specification contains many specific implementation details, they should not be construed as limiting on the scope of any invention or what is claimed, but rather as a description of features that may be unique to a particular embodiment of a particular invention. It should be understood. Certain features that are described in this specification in the context of separate embodiments may also be implemented in combination in a single embodiment. Conversely, various features that are described in the context of a single embodiment can also be implemented in multiple embodiments individually or in any suitable subcombination. Further, while features may operate in particular combinations and are initially depicted as such claimed, one or more features from a claimed combination may in some cases be excluded from that combination, and the claimed combination is a subcombination. or sub-combination variations.

마찬가지로, 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 그 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 수행하여야 한다거나 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정한 경우, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 또한, 상술한 실시형태의 다양한 장치 컴포넌트의 분리는 그러한 분리를 모든 실시형태에서 요구하는 것으로 이해되어서는 안되며, 설명한 프로그램 컴포넌트와 장치들은 일반적으로 단일의 소프트웨어 제품으로 함께 통합되거나 다중 소프트웨어 제품에 패키징 될 수 있다는 점을 이해하여야 한다.Similarly, while actions are depicted in the drawings in a particular order, it should not be construed as requiring that those actions be performed in the specific order shown or in the sequential order, or that all depicted actions must be performed to obtain desired results. In certain cases, multitasking and parallel processing can be advantageous. Further, the separation of various device components in the embodiments described above should not be understood as requiring such separation in all embodiments, and the program components and devices described may generally be integrated together into a single software product or packaged into multiple software products. You have to understand that you can.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.On the other hand, the embodiments of the present invention disclosed in this specification and drawings are only presented as specific examples to aid understanding, and are not intended to limit the scope of the present invention. In addition to the embodiments disclosed herein, it is obvious to those skilled in the art that other modified examples based on the technical idea of the present invention can be implemented.

101-103: 설비
111-113: 스마트 센서
121: 게이트웨이
131: 서버
141-143: 클라이언트
101-103: Equipment
111-113: smart sensor
121: gateway
131: server
141-143: Client

Claims (18)

서버에 의해 처리되는 설비의 진단 및 예지 방법에 있어서,
스마트 센서들에 의해 수집된 센싱 데이터를, 게이트웨이로부터 수신하는 단계;
상기 센싱 데이터를 전처리하여 가공 데이터를 생성하는 단계;
상기 가공 데이터들을 이용하여 상기 설비의 상태를 진단하는 단계; 및
상기 진단한 결과에 기초하여 상기 스마트 센서에 대한 제어 명령을 생성하는 단계
를 포함하는 설비의 진단 및 예지 방법.
In the method for diagnosing and predicting facilities processed by a server,
Receiving sensing data collected by smart sensors from a gateway;
generating processing data by pre-processing the sensing data;
diagnosing the condition of the equipment using the processing data; and
Generating a control command for the smart sensor based on the diagnosis result
Diagnosis and prognosis method of facilities including.
제1항에 있어서,
상기 가공 데이터들에 기초하여 상기 설비의 고장 또는 수명에 대한 예지(prognosis)를 수행하는 단계를 더 포함하는, 진단 및 예지 방법.
According to claim 1,
The diagnostic and prognostic method further comprising the step of performing prognosis on the failure or life of the facility based on the processing data.
제2항에 있어서,
상기 예지를 수행하는 단계는,
상기 가공 데이터를 기계 학습 모델에 입력하여 예지 결과를 획득하고,
상기 기계 학습 모델은,
상기 가공 데이터에 기초하여 상기 설비의 상태를 예지하도록 트레이닝되고,
상기 기계 학습 모델은, 상기 가공 데이터에 포함되는 하이퍼 파라미터를 이용하여 인구 기반 트레이닝(population based training)으로 학습되는, 진단 및 예지 방법.
According to claim 2,
The step of performing the foreknowledge,
Obtaining a prediction result by inputting the processed data into a machine learning model;
The machine learning model,
Trained to predict the state of the equipment based on the processing data,
The machine learning model is learned by population-based training using hyperparameters included in the processed data.
제1항에 있어서,
상기 센싱 데이터는,
상기 설비의 진동에 의해 측정되는 진동 데이터 및 상기 설비로부터 측정되는 전류 데이터 중 적어도 하나 이상을 포함하는, 진단 및 예지 방법.
According to claim 1,
The sensing data,
A diagnosis and prediction method comprising at least one of vibration data measured by the vibration of the facility and current data measured from the facility.
제1항에 있어서,
상기 설비의 상태를 진단하는 단계는,
상기 설비의 종류, 상기 설비의 고장 원인 및 상기 설비의 부품의 정상 범위에 대한 복수의 임계치들 중 적어도 하나 이상의 임계치를 이용하여, 상기 가공 데이터가 정상 범위인지 결정하는, 진단 및 예지 방법.
According to claim 1,
The step of diagnosing the state of the facility,
Diagnosis and prediction method for determining whether the processing data is in a normal range by using at least one threshold value among a plurality of threshold values for the type of equipment, the cause of failure of the equipment, and the normal range of parts of the equipment.
제1항에 있어서,
상기 스마트 센서의 위치 데이터를 수신하는 단계를 더 포함하고,
상기 설비의 상태를 진단하는 단계는,
상기 설비에서 상기 스마트 센서의 위치 데이터에 대응하는 부품에 대한 임계치에 기초하여, 상기 가공 데이터가 정상 범위인지 결정하는, 진단 및 예지 방법.
According to claim 1,
Further comprising receiving location data of the smart sensor,
The step of diagnosing the state of the facility,
Based on a threshold for a part corresponding to the location data of the smart sensor in the facility, determining whether the processing data is in a normal range, diagnosis and prediction method.
제1항에 있어서,
상기 설비에 대한 상기 스마트 센서의 진단 결과를 수신하는 단계를 더 포함하고,
상기 제어 명령을 생성하는 단계는,
상기 스마트 센서의 진단 결과와 상기 서버에서 결정된 진단 결과가 상이한 경우, 상기 스마트 센서에서 상기 설비의 진단을 위한 임계치를 수정하는 제어 명령을 생성하는, 진단 및 예지 방법.
According to claim 1,
Further comprising receiving a diagnostic result of the smart sensor for the facility,
Generating the control command,
When the diagnosis result of the smart sensor and the diagnosis result determined by the server are different, the smart sensor generates a control command for modifying a threshold for diagnosis of the facility.
제1항에 있어서,
상기 스마트 센서의 배터리 정보를 수신하는 단계를 더 포함하고,
상기 제어 명령을 생성하는 단계는,
상기 스마트 센서의 배터리 정보에 기초하여, 상기 스마트 센서의 동작 파라미터를 수정하는 제어 명령을 생성하고,
상기 동작 파라미터는,
상기 스마트 센서의 센싱 주기 및 상기 센싱 데이터의 송신 주기 중 적어도 하나 이상을 포함하는, 진단 및 예지 방법.
According to claim 1,
Further comprising receiving battery information of the smart sensor,
Generating the control command,
Based on the battery information of the smart sensor, a control command for modifying an operating parameter of the smart sensor is generated;
The operating parameters are,
A diagnosis and prediction method comprising at least one of a sensing period of the smart sensor and a transmission period of the sensing data.
제8항에 있어서,
상기 동작 파라미터를 수정하는 제어 명령을 생성하는 단계는,
상기 배터리 정보에 포함된 상기 스마트 센서의 배터리 소모 패턴 및 배터리 잔량을 이용하여 상기 스마트 센서의 동작 파라미터를 수정하는 제어 명령을 생성하는, 진단 및 예지 방법.
According to claim 8,
Generating a control command for modifying the operating parameter,
Generating a control command for modifying an operating parameter of the smart sensor using a battery consumption pattern and remaining battery capacity of the smart sensor included in the battery information, diagnosis and prediction method.
설비의 진단을 위한 IoT 시스템에 있어서,
상기 설비로부터 센싱 데이터를 수집하고, 게이트웨이 또는 서버와 통신하는, 복수의 스마트 센서들;
상기 스마트 센서들로부터 상기 센싱 데이터를 수신하고, 상기 센싱 데이터를 상기 서버에 전송하는 게이트웨이; 및
상기 센싱 데이터를 이용하여 상기 설비(diagnosis)를 진단하고, 상기 설비의 예지(prognosis)를 수행하는 서버
를 포함하고,
상기 서버는,
상기 스마트 센서들에 의해 수집된 센싱 데이터를, 게이트웨이로부터 수신하고, 상기 센싱 데이터를 전처리하여 가공 데이터를 생성하고, 상기 가공 데이터들을 이용하여 상기 설비의 상태를 진단하고, 상기 진단한 결과를 클라이언트에 전송하는,
IoT 시스템.
In the IoT system for diagnosing equipment,
A plurality of smart sensors that collect sensing data from the facility and communicate with a gateway or server;
a gateway for receiving the sensing data from the smart sensors and transmitting the sensing data to the server; and
A server that diagnoses the facility (diagnosis) using the sensing data and performs prognosis of the facility
including,
The server,
The sensing data collected by the smart sensors is received from the gateway, the sensing data is preprocessed to generate processed data, the status of the facility is diagnosed using the processed data, and the diagnosis result is sent to the client. transmitting,
IoT system.
제10항에 있어서,
상기 스마트 센서는,
상기 센싱 데이터가 정상 범위인지 판단하고, 상기 센싱 데이터가 상기 정상 범위에 속하지 않는 경우, 상기 센싱 데이터에 기초하여 상기 설비의 상태를 결정하고, 상기 스마트 센서의 동작 파라미터를 변경하는, IoT 시스템.
According to claim 10,
The smart sensor,
Determining whether the sensing data is within a normal range, determining a state of the facility based on the sensing data when the sensing data does not belong to the normal range, and changing an operating parameter of the smart sensor. IoT system.
설비의 진단을 위한 스마트 센서에 있어서,
상기 설비로부터 센싱 데이터를 수집하는 센싱 단말;
상기 센싱 데이터에 기초하여, 설비의 상태를 진단하고, 상기 스마트 센서의 동작을 제어하는 프로세서; 및
상기 설비의 예지 보전을 위한 게이트웨이 또는 서버와 통신을 위한 통신 단말
을 포함하고,
상기 프로세서는,
상기 센싱 데이터가 정상 범위인지 판단하고, 상기 센싱 데이터가 상기 정상 범위에 속하지 않는 경우, 상기 센싱 데이터에 기초하여 상기 설비의 상태를 결정하고, 상기 스마트 센서의 동작 파라미터를 변경하는,
스마트 센서.
In a smart sensor for diagnosing equipment,
a sensing terminal that collects sensing data from the facility;
Based on the sensing data, a processor for diagnosing a state of a facility and controlling an operation of the smart sensor; and
A communication terminal for communicating with a gateway or server for predictive maintenance of the facility
including,
the processor,
determining whether the sensing data is within a normal range, determining a state of the facility based on the sensing data when the sensing data does not belong to the normal range, and changing an operating parameter of the smart sensor;
smart sensor.
제12항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 설비의 상태에 따라 상기 스마트 센서의 동작 모드를 결정하고,
상기 스마트 센서는,
서로 다른 동작 파라미터를 이용하는 복수의 동작 모드들 중 상기 프로세서에 의해 결정된 어느 하나의 동작 모드에 따라 동작하는, 스마트 센서.
According to claim 12,
the processor,
Determine the operating mode of the smart sensor according to the state of the facility;
The smart sensor,
A smart sensor that operates according to any one operation mode determined by the processor among a plurality of operation modes using different operation parameters.
제13항에 있어서,
상기 동작 파라미터는,
상기 센싱 데이터 및 상기 설비의 상태를 상기 게이트웨이 또는 서버에 송신하는 송신 주기 및 상기 센싱 단말의 센싱 주기를 포함하는, 스마트 센서.
According to claim 13,
The operating parameters are,
A smart sensor comprising a transmission period for transmitting the sensing data and the state of the facility to the gateway or server and a sensing period of the sensing terminal.
제13항에 있어서,
상기 복수의 동작 모드는, 정상 모드 및 경계 모드를 포함하고,
상기 경계 모드는 상기 정상 모드보다 상기 송신 주기 및 상기 센싱 주기가 짧게 설정되고,
상기 프로세서는,
상기 센싱 데이터가 미리 설정된 정상 임계치보다 높은 경우, 상기 설비의 상태를 이상 상태로 결정하고, 상기 동작 모드를 상기 정상 모드에서 상기 경계 모드로 변경하는, 스마트 센서.
According to claim 13,
The plurality of operation modes include a normal mode and an alert mode,
In the alert mode, the transmission period and the sensing period are set shorter than those of the normal mode,
the processor,
When the sensing data is higher than a preset normal threshold, the smart sensor determines the state of the facility as an abnormal state and changes the operation mode from the normal mode to the alert mode.
제13항에 있어서,
상기 복수의 동작 모드는,
상기 게이트웨이로부터 수신한 제어 명령에 따라 동작하는 패시브 모드를 포함하고,
상기 프로세서는,
상기 게이트웨이의 제어 명령을 수신한 경우, 상기 스마트의 센서의 동작 모드를 패시브 모드로 결정하고, 상기 스마트 센서의 상태 또는 상기 제어 명령과 연관된 센싱 데이터를 상기 게이트웨이에 송신하도록 제어하는, 스마트 센서.
According to claim 13,
The plurality of operating modes,
A passive mode operating according to a control command received from the gateway;
the processor,
When a control command of the gateway is received, determining an operation mode of the sensor of the smart as a passive mode, and controlling to transmit a state of the smart sensor or sensing data associated with the control command to the gateway, the smart sensor.
설비의 진단을 위한 게이트웨이에 있어서,
상기 게이트웨이는 프로세서를 포함하고,
상기 프로세서는,
스마트 센서들로부터 상기 설비에 대한 센싱 데이터를 수신하고, 상기 센싱 데이터로부터 특징 데이터를 추출하고, 상기 특징 데이터에 기초하여 상기 설비의 상태를 결정하고, 상기 설비의 상태 및 상기 특징 데이터를 서버에 송신하고,
상기 특징 데이터는, 상기 서버에서, 상기 설비의 진단 또는 예지를 위한 기계 학습 모델에 입력되는,
게이트웨이.
In the gateway for the diagnosis of equipment,
The gateway includes a processor;
the processor,
Receives sensing data about the facility from smart sensors, extracts feature data from the sensing data, determines the state of the facility based on the feature data, and transmits the state of the facility and the feature data to a server. do,
The feature data is input to a machine learning model for diagnosis or prognosis of the facility in the server.
gateway.
설비의 진단을 위한 서버에 있어서,
상기 서버는 프로세서를 포함하고,
상기 프로세서는,
스마트 센서들에 의해 수집된 센싱 데이터를, 게이트웨이로부터 수신하고, 상기 센싱 데이터를 전처리하여 가공 데이터를 생성하고, 상기 가공 데이터들을 이용하여 상기 설비의 상태를 진단하고, 상기 진단한 결과에 기초하여 상기 스마트 센서에 대한 제어 명령을 생성하는,
서버.
In the server for diagnosing equipment,
The server includes a processor,
the processor,
Sensing data collected by smart sensors is received from a gateway, processing data is generated by pre-processing the sensing data, the state of the facility is diagnosed using the processing data, and the state of the facility is diagnosed based on the diagnosis result. generating control commands for smart sensors;
server.
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KR20250030788A (en) * 2023-08-25 2025-03-05 조승혁 A smart controller module using Wi-Fi and a facility automation system including the same

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