[0001]【技术领域】
[0002][0001]본 발명은 에어컴프레셔의 상태를 확인하여 상기 에어컴프레셔의 잔존 가동 수명을 예측할 수 있는 장치에 대한 것이다.
[0003]【背景技术】
[0004][0002]공장에서는 다양한 기계 장치 등을 제어하기 위해서, 다양한 에어컴프레셔(Air Compressor)들을 사용하고 있다. 에어컴프레셔는 공기를 필요한 압력으로 압축하여 탱크에 저장한 후 필요에 따라서 각 공압 공구에 공급해 주는 기계이다.
[0005][0003]이러한 에어컴프레셔는 압축된 공기를 저장하기 위한 탱크와 상기 탱크에 공기를 압축해서 전달하기 위한 구동 모터가 탑재되어 있고, 상기 구동 모터는 왕복식 에어컴프레셔의 경우 실린더 내의 피스톤의 왕복운동을 제어함으로써, 상기 탱크에 압축공기를 전달하는 방식으로 사용되고, 회전식 에어컴프레셔의 경우 실린더 내에서 회전하는 회전자의 회전운동을 제어하여, 상기 회전자에 의한 체적을 감소시켜 공기의 압력을 높임으로써, 상기 탱크에 압축공기를 전달하는 방식으로 사용된다.
[0006][0004]공장에서는 다수의 에어컴프레셔들을 이용하여 정밀 기계 제어에 사용하고 있는데, 이러한 에어컴프레셔에 성능 저하가 발생하거나 고장이 발생하는 경우, 적절한 압축 공기를 확보하지 못하여 공장 가동에 많은 애로사항이 발생할 수 있다.
[0007][0005]따라서, 에어컴프레셔의 잔존 가동 수명을 예측하여 에어컴프레셔에 고장에 발생하기 전에 관리자가 에어컴프레셔를 새로운 제품으로 대체할 수 있도록 함으로써, 공장에서 에어컴프레셔의 갑작스러운 고장으로 인해 발생할 수 있는 공장 가동 중지에 따른 피해를 사전에 예방할 수 있도록 지원하는 기법에 대한 연구가 필요하다.
[0008][0006]본 발명은 에어컴프레셔의 잔존 가동 수명을 예측하여 에어컴프레셔에 고장에 발생하기 전에 관리자가 에어컴프레셔를 새로운 제품으로 대체할 수 있도록 함으로써, 공장에서 에어컴프레셔의 갑작스러운 고장으로 인해 발생할 수 있는 공장 가동 중지에 따른 피해를 사전에 예방할 수 있는 에어컴프레셔에 대한 잔존 가동 수명 예측 장치를 제공하고자 한다.
[0009][0007]본 발명의 일실시예에 따른 에어컴프레셔에 대한 잔존 가동 수명 예측 장치는 미리 설정된 시간 간격인 t(t는 자연수)시간 간격으로 에어컴프레셔의 토출 온도와 운전 전류를 미리 설정된 횟수인 n(n은 3이상의 자연수)회만큼 측정하여 n개의 토출 온도-운전 전류 쌍들을 생성하는 측정부, 상기 n개의 토출 온도-운전 전류 쌍들이 생성되면, 상기 n개의 토출 온도-운전 전류 쌍들을 각각 성분으로 포함하는 n개의 벡터들을 생성하는 벡터 생성부, 상기 n개의 벡터들이 생성되면, 상기 n개의 벡터들 각각과 미리 설정된 정상 온도와 정상 전류가 성분으로 포함되어 있는 기준 벡터를 서로 비교하여 상기 에어컴프레셔의 잔존 가동 수명을 연산하는 수명 연산부 및 상기 에어컴프레셔의 잔존 가동 수명에 대한 정보를 관리자의 모니터링 단말로 전송하는 정보 전송부를 포함한다.
[0010][0008]본 발명은 에어컴프레셔의 잔존 가동 수명을 예측하여 에어컴프레셔에 고장에 발생하기 전에 관리자가 에어컴프레셔를 새로운 제품으로 대체할 수 있도록 함으로써, 공장에서 에어컴프레셔의 갑작스러운 고장으로 인해 발생할 수 있는 공장 가동 중지에 따른 피해를 사전에 예방할 수 있는 에어컴프레셔에 대한 잔존 가동 수명 예측 장치를 제공할 수 있다.
[0011]【附图说明】
[0012][0009]도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 에어컴프레셔에 대한 잔존 가동 수명 예측 장치의 구조를 도시한 도면이다.도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 에어컴프레셔에 대한 잔존 가동 수명 예측 장치의 동작 방법을 도시한 순서도이다.
[0013][0010]이하에서는 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 이러한 설명은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였으며, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 본 명세서 상에서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
[0014][0011]도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 에어컴프레셔에 대한 잔존 가동 수명 예측 장치의 구조를 도시한 도면이다.
[0015][0012]도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 에어컴프레셔에 대한 잔존 가동 수명 예측 장치는 측정부(111), 벡터 생성부(112), 수명 연산부(113) 및 정보 전송부(114)를 포함한다.
[0016][0013]측정부(111)는 미리 설정된 시간 간격인 t(t는 자연수)시간 간격으로 에어컴프레셔의 토출 온도와 운전 전류를 미리 설정된 횟수인 n(n은 3이상의 자연수)회만큼 측정하여 n개의 토출 온도-운전 전류 쌍들을 생성한다.
[0017][0014]예컨대, 't'가 1시간이라고 하고, 'n'을 5라고 한다면, 측정부(111)는 1시간 간격으로 에어컴프레셔의 토출 온도와 운전 전류를 5번만큼 측정함으로써, 5개의 토출 온도-운전 전류 쌍들을 생성할 수 있다.
[0018][0015]여기서, 토출 온도란 에어컴프레셔에 의해서 방출되는 압축 공기의 온도를 의미하고, 운전 전류란 에어컴프레셔의 운영에 따라 사용되는 전류를 의미하는 것으로, 측정부(111)는 소정의 온도 센서를 통해 상기 에어컴프레셔에 의해서 방출되는 압축 공기의 토출 온도를 측정할 수 있고, 소정의 전류 센서를 통해 상기 에어컴프레셔의 운전 전류를 측정할 수 있다.
[0019][0016]벡터 생성부(112)는 상기 n개의 토출 온도-운전 전류 쌍들이 생성되면, 상기 n개의 토출 온도-운전 전류 쌍들을 각각 성분으로 포함하는 n개의 벡터들을 생성한다.
[0020][0017]예컨대, 5개의 토출 온도-운전 전류 쌍들이 생성되었다고 한다면, 벡터 생성부(112)에 의해서 생성된 5개의 벡터들은 하기의 표 1과 같이 나타낼 수 있다.
[0021][0019] 연번 토출 온도-운전 전류 쌍들을 각각 성분으로 포함하는 벡터들 벡터 1 (t1, i1) 벡터 2 (t2, i2) 벡터 3 (t3, i3) 벡터 4 (t4, i4) 벡터 5 (t5, i5)
[0022][0021]수명 연산부(113)는 상기 n개의 벡터들이 생성되면, 상기 n개의 벡터들 각각과 미리 설정된 정상 온도와 정상 전류가 성분으로 포함되어 있는 기준 벡터를 서로 비교하여 상기 에어컴프레셔의 잔존 가동 수명을 연산한다.
[0023][0022]이때, 본 발명의 일실시예에 따르면, 수명 연산부(113)는 잔존 수명 테이블 유지부(115), 유클리드 거리 연산부(116), 절대 값 생성부(117), 평균 값 연산부(118), 수명 예측 값 연산부(119) 및 수명 결정부(120)를 포함할 수 있다.
[0024][0023]잔존 수명 테이블 유지부(115)는 미리 설정된 복수의 서로 다른 수명 예측 값의 범위들 별로 미리 설정된 서로 다른 잔존 가동 수명에 대한 정보가 대응되어 기록되어 있는 잔존 수명 테이블을 저장하여 유지한다.
[0025][0024]여기서, 상기 잔존 수명 테이블에는 상기 복수의 서로 다른 수명 예측 값의 범위들이 큰 값을 가질수록 작은 값의 잔존 가동 수명에 대한 정보가 대응되어 기록되어 있을 수 있다. 즉, 수명 예측 값과 잔존 가동 수명은 서로 반대 관계에 있는 값으로 설정되어 상기 잔존 수명 테이블 상에 기록되어 있을 수 있다.
[0026][0025]예컨대, 상기 잔존 수명 테이블에는 하기의 표 2와 같이 정보가 기록되어 있을 수 있다.
[0027][0027] 수명 예측 값의 범위들 잔존 가동 수명 0~20 10년 20~40 9년 40~30 8년 ... ...
[0028][0029]유클리드 거리 연산부(116)는 상기 n개의 벡터들이 생성되면, 상기 n개의 벡터들 각각과 상기 기준 벡터 간의 유클리드 거리(Euclidean distance)를 연산함으로써, 총 n개의 유클리드 거리들을 생성한다.
[0029][0030]유클리드 거리란 두 벡터 간의 거리를 의미하는 것으로 하기의 수학식 1에 따라 연산될 수 있다.
[0030][0032]
[0031][0034]여기서, D는 유클리드 거리, pi와 qi는 두 벡터에 포함되어 있는 i번째 성분들을 의미한다. 두 벡터 간의 유클리드 거리가 작을수록 두 벡터는 유사한 벡터라고 볼 수 있고, 두 벡터 간의 유클리드 거리가 클수록 두 벡터는 비유사한 벡터라고 볼 수 있다.
[0032][0035]예컨대, 벡터 생성부(112)를 통해 5개의 벡터들이 생성되었다고 하는 경우, 유클리드 거리 연산부(116)는 상기 수학식 1의 연산에 따라 상기 5개의 벡터들 각각과 기준 벡터 간의 유클리드 거리를 연산함으로써, 총 5개의 유클리드 거리들을 생성할 수 있다.
[0033][0036]절대 값 생성부(117)는 상기 n개의 유클리드 거리들이 생성되면, 상기 n개의 유클리드 거리들 각각 간의 변화량의 절대 값을 연산함으로써, n-1개의 절대 값들을 생성한다.
[0034][0037]예컨대, 유클리드 거리 연산부(116)를 통해 'D1, D2, D3, D4, D5'라고 하는 5개의 유클리드 거리들이 생성되었다고 하는 경우, 절대 값 생성부(117)는 D1과 D2, D2와 D3, D3와 D4, D4와 D5 간의 변화량의 절대 값을 연산함으로써, 총 4개의 절대 값들을 생성할 수 있다.
[0035][0038]평균 값 연산부(118)는 상기 n개의 유클리드 거리들에 대한 제1 평균 값과 상기 n-1개의 절대 값들에 대한 제2 평균 값을 연산한다.
[0036][0039]그러고 나서, 수명 예측 값 연산부(119)는 상기 제1 평균 값과 상기 제2 평균 값을 합산하여 상기 에어컴프레셔의 잔존 가동 수명을 판정하기 위한 제1 수명 예측 값을 연산한다.
[0037][0040]수명 결정부(120)는 상기 잔존 수명 테이블 상에서 상기 연산된 제1 수명 예측 값이 속해 있는 수명 예측 값의 범위에 대응되어 기록되어 있는 제1 잔존 가동 수명에 대한 정보를 추출하여 상기 제1 잔존 가동 수명을 상기 에어컴프레셔의 잔존 가동 수명으로 결정한다.
[0038][0041]예컨대, 수명 예측 값 연산부(119)를 통해 상기 제1 수명 예측 값이 '15'로 연산되었다고 하는 경우, 수명 결정부(120)는 상기 표 2와 같은 잔존 수명 테이블 상에서 '15'라고 하는 상기 제1 수명 예측 값이 속해 있는 수명 예측 값의 범위인 '0~20'에 대응되어 기록되어 있는 '10년'이라는 잔존 가동 수명에 대한 정보를 추출하여 '10년'이라고 하는 잔존 가동 수명을 상기 에어컴프레셔의 잔존 가동 수명으로 결정할 수 있다.
[0039][0042]여기서, 상기 제1 수명 예측 값이 높은 값으로 연산되었다는 것은 상기 n개의 벡터들과 기준 벡터 간의 유클리드 거리의 평균 값이 높게 연산되었고, 각 유클리드 거리의 변화량의 절대 값에 대한 평균 값이 높게 연산된 경우에 해당되며, 이는 측정된 토출 온도와 운전 전류가 정상치와 많은 차이를 보이고 있다는 의미로 볼 수 있음과 동시에 측정 값의 변화가 일정하지 않다는 의미로 볼 수 있어, 상기 에어컴프레셔의 동작이 정상이 아니라는 의미로 해석할 수 있을 것이다. 이로 인해, 상기 잔존 수명 테이블을 상기 표 2와 같이 수명 예측 값이 큰 값을 가질 수록 작은 값의 잔존 가동 수명이 추출될 수 있도록 설정해 둠으로써, 본 발명에 따른 에어컴프레셔에 대한 잔존 가동 수명 예측 장치(110)는 토출 온도와 운전 전류의 측정을 통해 상기 에어컴프레셔의 이상 가능성을 고려한 잔존 가동 수명을 예측해낼 수 있다.
[0040][0043]이때, 본 발명의 일실시예에 따르면, 수명 연산부(113)는 가중치 테이블 유지부(121) 및 누적 가동 시간 정보 수신부(122)를 더 포함할 수 있다.
[0041][0044]가중치 테이블 유지부(121)는 미리 설정된 서로 다른 누적 가동 시간의 범위들 별로 미리 설정된 서로 다른 누적 가동 시간 가중치가 대응되어 기록되어 있는 가중치 테이블을 저장하여 유지한다.
[0042][0045]여기서, 상기 가중치 테이블에는 상기 복수의 서로 다른 누적 가동 시간의 범위들이 큰 값을 가질수록 큰 값의 누적 가동 시간 가중치가 대응되어 기록되어 있을 수 있다. 즉, 누적 가동 시간과 누적 가동 시간 가중치는 서로 비례 관계에 있는 값으로 설정되어 상기 가중치 테이블 상에 기록되어 있을 수 있다.
[0043][0046]예컨대, 상기 가중치 테이블에는 하기의 표 3과 같이 정보가 기록되어 있을 수 있다.
[0044][0048] 누적 가동 시간의 범위 누적 가동 시간 가중치 0~500시간 1 500~1,000시간 1.1 1,000~2,000시간 1.2 ... ...
[0045][0050]누적 가동 시간 정보 수신부(122)는 상기 관리자의 모니터링 단말로부터 상기 에어컴프레셔의 현재까지의 누적 가동 시간에 대한 정보를 수신한다.
[0046][0051]이때, 수명 예측 값 연산부(119)는 상기 제1 평균 값과 상기 제2 평균 값이 연산되면, 상기 가중치 테이블 상에서 상기 에어컴프레셔의 현재까지의 누적 가동 시간이 속해 있는 누적 가동 시간의 범위에 대응되어 기록되어 있는 제1 누적 가동 시간 가중치를 추출하고, 상기 제2 평균 값에 상기 제1 누적 가동 시간 가중치를 곱하여 상기 제2 평균 값에 대한 보정을 수행한 후 상기 제1 평균 값과 상기 보정된 제2 평균 값을 합산하여 상기 에어컴프레셔의 잔존 가동 수명을 판정하기 위한 상기 제1 수명 예측 값을 연산할 수 있다.
[0047][0052]즉, 상기 에어컴프레셔의 현재까지의 누적 가동 시간이 클 수록 상기 에어컴프레셔의 잔존 가동 수명은 작을 가능성이 높기 때문에 수명 예측 값 연산부(119)는 상기 에어컴프레셔의 누적 가동 시간에 따른 누적 가동 시간 가중치를 상기 가중치 테이블로부터 추출하여 상기 제2 평균 값에 추출된 누적 가동 시간 가중치를 곱함으로써, 상기 제1 수명 예측 값이 큰 값으로 연산되도록 처리하여 상기 에어컴프레셔의 잔존 가동 수명이 작은 값으로 산출되도록 제어할 수 있다.
[0048][0053]이렇게, 수명 연산부(113)를 통해 상기 에어컴프레셔에 대한 잔존 가동 수명이 연산되면, 정보 전송부(114)는 상기 에어컴프레셔의 잔존 가동 수명에 대한 정보를 관리자의 모니터링 단말로 전송할 수 있다.
[0049][0054]이를 통해, 관리자는 상기 에어컴프레셔의 잔존 가동 수명을 대략적으로 예측할 수 있어서, 상기 에어컴프레셔에 심각한 고장이 발생하기 전에 에어컴프레셔를 새로운 장비로 교체하거나 보수할 수 있다.
[0050][0055]이때, 본 발명의 일실시예에 따르면, 정보 전송부(114)는 상기 에어컴프레셔의 잔존 가동 수명이 미리 설정된 한계 가동 수명 이하로 확인되는 경우, 상기 관리자의 모니터링 단말에 대해 미리 설정된 알림 주기 간격으로 상기 에어컴프레셔의 잔존 가동 수명에 대한 정보와 함께 상기 에어컴프레셔의 고장 가능성에 대한 경고 메시지를 반복해서 전송하고, 상기 관리자의 모니터링 단말로부터 메시지 전송 중단 확인 메시지가 수신되는 경우에 상기 에어컴프레셔의 잔존 가동 수명에 대한 정보와 상기 경고 메시지의 반복 전송을 중단할 수 있다.
[0051][0056]즉, 본 발명에 따른 에어컴프레셔에 대한 잔존 가동 수명 예측 장치(110)는 상기 에어컴프레셔의 잔존 가동 수명이 한계 가동 수명 이하로 확인됨에 따라 상기 에어컴프레셔의 고장이 임박한 시점이 되면, 상기 관리자의 모니터링 단말에 대해 특정 알림 주기 간격으로 지속적으로 경고 메시지를 전송함으로써, 관리자가 즉시 상기 에어컴프레셔에 대한 점검을 수행하도록 유도할 수 있다.
[0052][0057]도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 에어컴프레셔에 대한 잔존 가동 수명 예측 장치의 동작 방법을 도시한 순서도이다.
[0053][0058]단계(S210)에서는 미리 설정된 시간 간격인 t(t는 자연수)시간 간격으로 에어컴프레셔의 토출 온도와 운전 전류를 미리 설정된 횟수인 n(n은 3이상의 자연수)회만큼 측정하여 n개의 토출 온도-운전 전류 쌍들을 생성한다.
[0054][0059]단계(S220)에서는 상기 n개의 토출 온도-운전 전류 쌍들이 생성되면, 상기 n개의 토출 온도-운전 전류 쌍들을 각각 성분으로 포함하는 n개의 벡터들을 생성한다.
[0055][0060]단계(S230)에서는 상기 n개의 벡터들이 생성되면, 상기 n개의 벡터들 각각과 미리 설정된 정상 온도와 정상 전류가 성분으로 포함되어 있는 기준 벡터를 서로 비교하여 상기 에어컴프레셔의 잔존 가동 수명을 연산한다.
[0056][0061]단계(S240)에서는 상기 에어컴프레셔의 잔존 가동 수명에 대한 정보를 관리자의 모니터링 단말로 전송한다.
[0057][0062]이때, 본 발명의 일실시예에 따르면, 단계(S230)에서는 미리 설정된 복수의 서로 다른 수명 예측 값의 범위들 별로 미리 설정
