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KR102693332B1 - Low power IoT sensor module through operation detection of mechanical equipment - Google Patents

Low power IoT sensor module through operation detection of mechanical equipment Download PDF

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KR102693332B1
KR102693332B1 KR1020230084237A KR20230084237A KR102693332B1 KR 102693332 B1 KR102693332 B1 KR 102693332B1 KR 1020230084237 A KR1020230084237 A KR 1020230084237A KR 20230084237 A KR20230084237 A KR 20230084237A KR 102693332 B1 KR102693332 B1 KR 102693332B1
Authority
KR
South Korea
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mechanical equipment
iot sensor
power
sensor
capacitor
Prior art date
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Active
Application number
KR1020230084237A
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Korean (ko)
Inventor
김성수
송경환
Original Assignee
케이씨미래기술 주식회사
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Publication date
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Abstract

본 발명에 따른 기계설비의 가동 감지를 위한 저전력 IoT 센서모듈에 있어서,상기 기계설비에 부착되어 상태를 센싱하는 IoT 센서 및 상기 기계설비와 IoT 센서 사이에 마련되며 상기 기계설비의 가동 시 발생하는 진동을 이용하는 압전소자를 포함하고, 상기 IoT 센서는 상기 압전소자에서 발생된 전력을 충전하는 캐패시터 및 상기 IoT 센서의 작동 여부를 제어하는 제어부를 더 포함하고, 상기 캐패시터에 기 설정 값 이상의 전력이 충전되면, 상기 제어부의 신호에 따라 상기 IoT 센서가 작동되고 상기 기계설비의 상태 데이터를 수집하여 기계설비가 가동 중일 때에만 상태 데이터를 수집하여 IoT 센서 작동에 사용되는 배터리 소모를 저감시키면서도 데이터의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.A low-power IoT sensor module for detecting operation of mechanical equipment according to the present invention comprises an IoT sensor attached to the mechanical equipment to sense a status, and a piezoelectric element provided between the mechanical equipment and the IoT sensor and utilizing vibrations generated when the mechanical equipment is in operation, wherein the IoT sensor further comprises a capacitor charging power generated from the piezoelectric element and a control unit controlling whether the IoT sensor is operated, and when power equal to or greater than a preset value is charged to the capacitor, the IoT sensor is operated according to a signal from the control unit and collects status data of the mechanical equipment, thereby reducing battery consumption used for the operation of the IoT sensor while improving the reliability of the data by collecting the status data only when the mechanical equipment is in operation.

Description

기계설비의 가동 감지를 위한 저전력 IoT 센서 모듈{Low power IoT sensor module through operation detection of mechanical equipment}{Low power IoT sensor module through operation detection of mechanical equipment}

본 발명은 기계설비의 가동 중인 시점을 판단하여 기계설비가 가동 중일 때에만 IoT 센서를 작동하여 가동 중인 기계설비의 데이터를 센싱하고 분석하여 기계설비의 상태 및 결함을 진단하기 위한 기계설비의 가동 감지를 통한 저전력 IoT 센서 모듈을 제공할 수 있다.The present invention can provide a low-power IoT sensor module that senses and analyzes data of operating mechanical equipment by determining the operating time of mechanical equipment and operating an IoT sensor only when the mechanical equipment is in operation to diagnose the status and defects of the mechanical equipment through operation detection of the mechanical equipment.

일반적으로, 발전소 등의 산업플랜트 현장에는 수많은 설비들이 운용되고 있으며, 특히 전동기와 같이 일정한 운동을 지속적으로 하는 설비나, 반복운동을 통해 일정한 패턴의 진동이 발생되는 설비들이 다수 운용되고 있다. In general, numerous pieces of equipment are in operation at industrial plant sites such as power plants, and in particular, equipment that continuously performs certain movements, such as electric motors, or equipment that generates certain patterns of vibration through repetitive movements are in operation.

이와 같은 설비들은 대부분 연동하여 동작되는데, 어느 하나의 설비에 이상이 발생되면 전체 설비가 중단되거나 위험한 상황을 초래할 수 있다. 이 때문에, 해당 현장에는 각각의 설비들이 정상적으로 동작되는지를 지속적으로 확인해야 할 필요가 있다. Most of these facilities are operated in conjunction with each other, and if a problem occurs in one of the facilities, the entire facility may be shut down or a dangerous situation may occur. Therefore, it is necessary to continuously check whether each facility is operating normally at the site.

그러나, 앞서 설명한 발전소 등의 산업현장은 설비의 운용 특성상 넓은 공간에 다수의 설비들이 밀집되어 구성되어 있을 뿐만 아니라, 많은 수의 설비들로부터 상당한 소음이 발생되므로, 특정 설비가 제대로 동작을 하고 있는지 확인하기 위해서는 관리자가 넓은 지역에 설치된 대상설비들을 일일이 찾아 다니면서 동작 상태를 확인해야만 하는 불편함이 있었다.However, as explained above, industrial sites such as power plants have a large number of facilities densely packed in a large space due to the nature of their operation, and considerable noise is generated from the large number of facilities. Therefore, in order to check whether a specific facility is operating properly, managers must visit each and every facility installed in a large area and check its operating status, which is inconvenient.

이러한 불편함을 해소하기 위하여, IoT(Internet Of Things) 센서 기술을 활용한 융합 분야들이 다양하게 개발되고 있다. 일 예로, IoT 기술을 접목한 센서를 이용하여 기계설비의 운전 중인 데이터를 측정하고, 측정된 데이터를 분석하여 기계설비의 상태 및 결함을 진단하는 예지보전 기술이 사용되고 있다.To resolve these inconveniences, a variety of convergence fields are being developed utilizing IoT (Internet of Things) sensor technology. For example, predictive maintenance technology is being used to measure data from mechanical equipment during operation using sensors that incorporate IoT technology, and analyze the measured data to diagnose the condition and defects of the mechanical equipment.

하지만, 종래의 IoT 센서를 이용한 기계설비의 상태 및 결함을 진단하는 예지보전 기술은 IoT 센서의 설치 및 운영의 편리성을 높이기 위해 무선방식으로 작동하거나 센서 크기를 소형화하여 사용하였지만 그에 따라, 한정적인 배터리를 가지게 되는 문제가 발생하였다.However, conventional predictive maintenance technology that uses IoT sensors to diagnose the status and defects of mechanical equipment has been used in a wireless manner or with a smaller sensor size to increase the convenience of installing and operating IoT sensors, but this has led to the problem of having a limited battery.

또한, 종래의 IoT 센서는 일반적으로 매회 동일 시간에 측정하도록 설정되고 있다. 그러나, 매회 동일 시간에 설비가 운전 중이 아니거나, 가변의 운영 조건으로 인한 전부하 상태가 아닌 경우에도 불구하고 IoT 센서가 측정하는 경우가 발생되고 있다. 이러한 측정은 불필요한 데이터를 발생시키며 필요치 않은 프로세스 수행으로 배터리의 낭비로 이어지게 된다. In addition, conventional IoT sensors are generally set to measure at the same time each time. However, IoT sensors sometimes measure at the same time each time even when the equipment is not in operation or is not in a full load state due to variable operating conditions. Such measurements generate unnecessary data and lead to battery waste due to unnecessary process execution.

또한, 종래의 IoT 센서는 무선방식으로 초기 도입비용이나 공사비용 저감의 장점이 있으나, 통신비가 발생한다는 단점이 존재하며, 통신비의 산정은 사용량에 따라 비용이 부과되기 때문에 적절한 사용량 선정이 필요하다.In addition, although conventional IoT sensors have the advantage of reducing initial introduction costs and construction costs due to being wireless, they have the disadvantage of incurring communication costs, and since communication costs are calculated based on usage, appropriate usage selection is necessary.

본 발명은 전술한 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 가동 중인 기계설비의 진동을 통해 발생된 전력을 캐패시터에 저장하고 캐패시터에 저장된 전력이 기 설정된 값 이상일 경우 제어부가 IoT 센서를 작동하여 기계설비의 상태를 센싱함으로써 기계설비가 가동 중일 때에만 IoT 센서가 작동되어 기계설비의 상태를 측정할 수 있다.The present invention has been devised in consideration of the above-described problems, and stores power generated through vibration of operating mechanical equipment in a capacitor, and when the power stored in the capacitor is greater than a preset value, a control unit operates an IoT sensor to sense the status of the mechanical equipment, so that the IoT sensor operates only when the mechanical equipment is in operation, thereby enabling measurement of the status of the mechanical equipment.

본 발명에 따른 기계설비의 가동 감지를 위한 저전력 IoT 센서모듈은, 상기 기계설비에 부착되어 상태를 센싱하는 IoT 센서 및 상기 기계설비와 IoT 센서 사이에 마련되며 상기 기계설비의 가동 시 발생하는 진동을 이용하는 압전소자를 포함하고, 상기 IoT 센서는 상기 압전소자에서 발생된 전력을 충전하는 캐패시터 및 상기 IoT 센서의 작동 여부를 제어하는 제어부를 더 포함하고, 상기 캐패시터에 기 설정 값 이상의 전력이 충전되면, 상기 제어부의 신호에 따라 상기 IoT 센서가 작동되고 상기 기계설비의 상태 데이터를 수집할 수 있다.A low-power IoT sensor module for detecting operation of mechanical equipment according to the present invention includes an IoT sensor attached to the mechanical equipment to sense a status, and a piezoelectric element provided between the mechanical equipment and the IoT sensor and utilizing vibrations generated when the mechanical equipment is in operation, wherein the IoT sensor further includes a capacitor charging power generated by the piezoelectric element and a control unit controlling whether the IoT sensor is operated, and when power exceeding a preset value is charged in the capacitor, the IoT sensor is operated according to a signal from the control unit and status data of the mechanical equipment can be collected.

또한, 상기 IoT 센서는 진동 센서, 전압 센서, 전류 센서, 온도 센서, 음향 센서 및 방전신호 감지 센서 중 어느 하나 이상으로 구비되는 센서부를 더 포함하며, 상기 기계설비가 가동 중일 때, 상기 센서부가 작동되어 상기 기계설비의 상태를 센싱할 수 있다.In addition, the IoT sensor further includes a sensor unit equipped with one or more of a vibration sensor, a voltage sensor, a current sensor, a temperature sensor, an acoustic sensor, and a discharge signal detection sensor, and when the mechanical equipment is in operation, the sensor unit is operated to sense the status of the mechanical equipment.

또한, 상기 IoT 센서는 통신부를 더 포함하여 수집된 데이터를 분석 가공하는 서버와 송수신 하고, 상기 서버는 송수신된 상기 데이터의 노이즈를 추가로 제거함으로써 통신비를 감소시킬 수 있다.In addition, the IoT sensor further includes a communication unit to transmit and receive collected data to and from a server that analyzes and processes the data, and the server can further reduce communication costs by removing noise from the transmitted and received data.

또한, 상기 서버가 상기 IoT 센서에서 수집한 데이터를 분석하여 상기 기계설비의 결함 발생을 확인하면, 상기 서버는 상기 기계설비의 결함정도에 따라 단계별로 구분하고, 상기 단계에 따라 상기 기계설비의 결함 발생 알림, 상기 기계설비의 유지보수 일정 수립 및 상기 기계설비의 가동 중단 중 어느 하나에 대한 알람 신호를 상기 관리자 단말에 전송할 수 있다.In addition, when the server analyzes the data collected from the IoT sensor and confirms the occurrence of a defect in the machine equipment, the server can divide the machine equipment into stages according to the degree of defect, and, according to the stage, can transmit an alarm signal for one of the following: a notification of a defect in the machine equipment, establishment of a maintenance schedule for the machine equipment, and a shutdown of the machine equipment to the administrator terminal.

또한, 상기 캐패시터는 가변 캐패시터로 마련되어 상기 기계설비의 종류에 따라 발생하는 진동 크기 또는 진동 발생시간에 따라 기 설정된 값 이상의 전력 수치를 조절하여 상기 기계설비의 종류에 관계없이 가동 시점을 파악할 수 있다.In addition, the capacitor is provided as a variable capacitor, and the power value is adjusted to a preset value or higher according to the vibration size or vibration occurrence time that occurs depending on the type of the mechanical equipment, so that the operating point can be identified regardless of the type of the mechanical equipment.

또한, 기계설비의 가동 감지를 통한 저전력 IoT 센서모듈을 이용한 기계설비의 실시간 모니터링 및 유지보수 방법에 있어서, 상기 기계설비가 가동되어 진동이 발생되는 단계, 상기 기계설비에서 발생되는 진동이 상기 압전소자에 전달되는 단계, 상기 압전소자에서 발생된 전력이 상기 캐패시터에 저장되는 단계, 상기 캐패시터에 기 설정된 값 이상으로 전력이 충전되는지 판단하는 단계, 상기 제어부에 상기 IoT 센서를 작동시키는 신호를 전송하는 단계 및 상기 제어부가 상기 기계설비의 가동을 감지하고 상기 IoT 센서를 작동시키는 단계를 포함할 수 있다.In addition, a method for real-time monitoring and maintenance of mechanical equipment using a low-power IoT sensor module through detection of operation of mechanical equipment may include a step in which the mechanical equipment is operated to generate vibration, a step in which the vibration generated from the mechanical equipment is transmitted to the piezoelectric element, a step in which power generated from the piezoelectric element is stored in the capacitor, a step in which it is determined whether power is charged to the capacitor more than a preset value, a step in which a signal for operating the IoT sensor is transmitted to the control unit, and a step in which the control unit detects the operation of the mechanical equipment and operates the IoT sensor.

또한, 상기 IoT 센서에서 상기 기계설비의 상태 데이터를 센싱하는 단계, 상기 서버가 센싱된 데이터를 분석 및 가공하여 상기 기계설비의 결함 발생 유무를 판단하는 단계 및 상기 기계설비에 결함 발생 시 상기 관리자 단말에 알람 신호를 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the method may further include a step of sensing status data of the machine equipment from the IoT sensor, a step of the server analyzing and processing the sensed data to determine whether a defect occurs in the machine equipment, and a step of transmitting an alarm signal to the administrator terminal when a defect occurs in the machine equipment.

본 발명은 기계설비가 가동 중일 때, 발생하는 진동을 이용하여 생산한 전력을 캐패시터에 저장하고, 캐패시터에 저장된 전력이 기 설정된 값 이상일 경우 기계설비가 가동 중인 것으로 파악하여 기계설비의 상태 및 결함을 센싱할 수 있다.The present invention stores power generated by vibrations occurring when mechanical equipment is in operation in a capacitor, and if the power stored in the capacitor is greater than a preset value, it is determined that the mechanical equipment is in operation, thereby enabling sensing of the status and defects of the mechanical equipment.

또한, 기계설비가 가동 중일 때에만 상태 및 결함을 센싱하여 IoT 센서 작동에 사용되는 배터리 소모를 저감시킬 수 있다.Additionally, by sensing status and faults only when the machine is in operation, the battery consumption used for IoT sensor operation can be reduced.

도 1은 본 발명에 따른 기계설비의 가동 감지를 위한 저전력 IoT 센서모듈의 구성을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 IoT 센서 모듈을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 IoT 센서 모듈을 이용한 가동 시 진동이 발생하는 기계설비의 실시간 모니터링 및 유지보수 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 IoT 센서 모듈을 이용한 가동 시 진동이 발생하는 기계설비의 실시간 모니터링 및 유지보수 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
Figure 1 is a conceptual diagram explaining the configuration of a low-power IoT sensor module for detecting operation of machine equipment according to the present invention.
Figure 2 is a block diagram illustrating an IoT sensor module according to the present invention.
FIG. 3 is a flowchart for explaining a real-time monitoring and maintenance method of mechanical equipment that generates vibration during operation using an IoT sensor module according to the present invention.
FIG. 4 is a flowchart illustrating a real-time monitoring and maintenance method of a machine facility that generates vibration during operation using an IoT sensor module according to one embodiment.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않으며, 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있다.Hereinafter, with reference to the attached drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. The present invention is not limited to the embodiments described herein, and may be implemented in various different forms.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙이도록 한다. 본 발명에 따른 기계설비의 가동 감지를 통한 저전력 IoT 센서모듈의 구성은 명칭에 한정되지 않고 다양하게 적용될 수 있으므로, 이하 설명하는 용어나 명칭에 한정될 필요는 없다.In order to clearly explain the present invention, parts that are not related to the description are omitted, and the same reference numerals are attached to the same or similar components throughout the specification. The configuration of the low-power IoT sensor module through operation detection of mechanical equipment according to the present invention is not limited to the name and can be applied in various ways, so it is not necessary to be limited to the terms or names described below.

본 발명은 기계설비 가동 시 발생하는 진동이 압전소자(200)에 전달되어 전력이 발생되며, 발생된 전력을 캐패시터(110)에 충전하고 캐패시터(110)에 기 설정된 값 이상으로 전력이 충전되면 제어부(120)로 IoT(Internet Of Things) 센서를 작동시키는 신호를 전송하여 제어부(120)가 IoT 센서(100)를 작동시켜 기계설비가 가동 중일 때에만 기계설비의 상태 및 결함을 센싱하여 데이터를 수집할 수 있는 기계설비의 가동 감지를 위한 저전력 IoT 센서모듈(10)에 관한 것이다. The present invention relates to a low-power IoT sensor module (10) for detecting the operation of a machine facility, which senses the status and defects of the machine facility only when the machine facility is in operation and collects data by transmitting vibrations generated when the machine facility is in operation to a piezoelectric element (200) to generate power, charges the generated power to a capacitor (110), and transmits a signal to operate an IoT (Internet Of Things) sensor to a control unit (120) when the power charged to the capacitor (110) exceeds a preset value.

이때, 기계설비는 전동기와 같이 일정한 운동을 지속적으로 진행하는 설비나, 반복운동을 통해 일정한 패턴의 진동이 발생되는 설비 등을 포함할 수 있으며 이에 한정되지 않는다.At this time, the mechanical equipment may include, but is not limited to, equipment that continuously performs a certain motion, such as an electric motor, or equipment that generates a certain pattern of vibration through repetitive motion.

본 발명에 따른 저전력 IoT 센서모듈(10)은 기계설비에 부착되어 상태를 센싱하는 IoT 센서(100) 및 기계설비와 IoT 센서(100) 사이에 마련되고 상기 기계설비의 가동 시 발생하는 진동을 이용하여 전력을 생산하는 압전소자(200)를 포함할 수 있다. A low-power IoT sensor module (10) according to the present invention may include an IoT sensor (100) attached to a machine facility to sense a status, and a piezoelectric element (200) provided between the machine facility and the IoT sensor (100) to generate electricity by utilizing vibrations generated when the machine facility is in operation.

또한, 상기 IoT 센서(100)는 상기 압전소자(200)에서 발생된 전력을 충전하는 캐패시터(110) 및 상기 IoT 센서(100)의 작동 여부를 제어하는 제어부(120)를 더 포함할 수 있다, 이때, 상기 제어부(120)는 MCU(Main Control Unit)로서의 역할을 수행할 수도 있다. In addition, the IoT sensor (100) may further include a capacitor (110) that charges the power generated from the piezoelectric element (200) and a control unit (120) that controls whether the IoT sensor (100) operates. In this case, the control unit (120) may also perform a role as an MCU (Main Control Unit).

상기 캐패시터(110)에 기 설정 값 이상으로 전력이 충전되면 상기 제어부(120)에 상기 IoT 센서(100)를 작동시키는 신호를 전송하여 상기 제어부(120)가 상기 IoT 센서(100)를 작동시켜 상기 기계설비에 대한 상태 데이터를 수집할 수 있다. When power is charged to the capacitor (110) above a preset value, a signal for operating the IoT sensor (100) is transmitted to the control unit (120), so that the control unit (120) can operate the IoT sensor (100) to collect status data on the mechanical equipment.

이에 따라, 상기 기계설비가 가동될 때에만 상기 IoT 센서(100)가 작동되어 상기 기계설비의 상태 데이터를 수집하여 상기 IoT 센서(100) 작동에 사용되는 배터리의 전력 소모를 감소시킬 수 있다. 이때, 상기 상태 데이터는 가동 중인 기계설비의 상태 또는 결함 발생 유무를 진단하기 위한 데이터 등을 포함할 수 있다. Accordingly, the IoT sensor (100) operates only when the machine equipment is in operation, thereby collecting status data of the machine equipment, thereby reducing the power consumption of the battery used for the operation of the IoT sensor (100). At this time, the status data may include data for diagnosing the status of the machine equipment in operation or the presence or absence of a defect.

이때, 상기 캐패시터(110)에 충전되는 기 설정 값의 전력은 상기 IoT 센서모듈(10)이 설치되는 기계설비의 종류에 따라 상이하게 발생되는 진동 크기, 진동 발생시간을 고려하여 상기 캐패시터(110)의 용량의 30%이상 전력이 충전되었을 때, 50%이상 전력이 충전되었을 때, 70%이상 전력이 충전되었을 때, 100% 전력이 충전되었을 때와 같이 사용될 수 있다. 앞서 언급한 수치는 상기 캐패시터(110)에 충전되는 기 설정 값의 전력을 설명하기 위한 것으로 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 다양한 실시예로 사용될 수 있다.At this time, the preset power charged to the capacitor (110) may be used when 30% or more of the capacity of the capacitor (110) is charged, 50% or more of the capacity of the capacitor is charged, 70% or more of the capacity of the capacitor is charged, or 100% of the capacity of the capacitor is charged, taking into account the vibration size and vibration occurrence time that occur differently depending on the type of mechanical equipment in which the IoT sensor module (10) is installed. The aforementioned numerical values are for explaining the preset power charged to the capacitor (110), and the present invention is not limited thereto and may be used in various embodiments.

일 실시예에서, 상기 기계설비가 정지 상태일 때 상기 제어부(120)는 절전모드로 작동될 수 있다. 이때, 상기 제어부(120)는 상기 IoT 센서(100)를 작동시키는 신호를 전송하지 않으며, 상기 기계설비가 가동되어 발생하는 진동에 의해 상기 캐패시터(110)에 기 설정된 전력 값 이상으로 전력이 충전되면 상기 캐패시터(110)가 상기 제어부(120)를 작동시키기 위한 트리거 신호를 전달할 수 있다.In one embodiment, when the machine equipment is stopped, the control unit (120) may operate in a power-saving mode. At this time, the control unit (120) does not transmit a signal to operate the IoT sensor (100), and when the capacitor (110) is charged with power exceeding a preset power value due to vibration generated when the machine equipment is in operation, the capacitor (110) may transmit a trigger signal to operate the control unit (120).

이에 따라, 상기 기계설비의 가동으로 발생되는 진동이 상기 제어부(120)를 작동시키는 스위치의 역할을 수행하여 상기 기계설비가 가동될 때에만 상기 IoT 센서(100)가 작동되어 상기 IoT 센서(100) 작동에 사용되는 배터리의 전력 소모를 감소시킬 수 있다.Accordingly, the vibration generated by the operation of the mechanical equipment acts as a switch that operates the control unit (120), so that the IoT sensor (100) operates only when the mechanical equipment is in operation, thereby reducing the power consumption of the battery used to operate the IoT sensor (100).

상기 IoT 센서(100)는 진동 센서, 전압 센서, 전류 센서, 온도 센서 및 음향 센서 중 어느 하나가 구비되는 센서부(130)를 더 포함할 수 있으며, 상기 기계설비가 가동 중일 때 상기 제어부(120)의 신호에 따라 상기 IoT 센서(100)가 작동되면 상기 센서부(130)가 상기 기계설비의 상태 또는 결함이 발생하였는지 유무를 센싱할 수 있다. 이때, 상기 기계설비의 가동이 중단되었을 때에는 상기 센서부(130)도 작동이 정지될 수 있다.The IoT sensor (100) may further include a sensor unit (130) equipped with one of a vibration sensor, a voltage sensor, a current sensor, a temperature sensor, and an acoustic sensor, and when the IoT sensor (100) is operated according to a signal from the control unit (120) while the mechanical equipment is in operation, the sensor unit (130) may sense whether the status of the mechanical equipment or a defect has occurred. At this time, when the operation of the mechanical equipment is stopped, the sensor unit (130) may also stop operating.

또한, 상기 센서부(130)는 상기 기계설비의 방전 신호를 확인하기 위한 방전 신호 감지 센서를 더 포함할 수 있으며, 상기 방전 신호 감지 센서를 통해 상기 기계설비의 상태 또는 결함 발생 유무를 확인하기 위한 데이터의 신뢰도를 향상시킬 수 있다. In addition, the sensor unit (130) may further include a discharge signal detection sensor for checking a discharge signal of the mechanical equipment, and the reliability of data for checking the status or occurrence of a defect of the mechanical equipment may be improved through the discharge signal detection sensor.

예컨대, 상기 기계설비 가동 시 절연불량, 접속불량 또는 단선 등에 의해 부분 방전이 발생하게 되면 즉각적인 결함 발생으로 이어지거나, 상기 기계설비의 성능이 점차적으로 하락될 수 있다. 이에 따라, 상기 방전 신호 감지 센서는 상기 부분 방전에 의해 생성되는 전기 펄스들을 검출하기 위한 초고주파수 센서, 고주파 전류 트랜스포머 센서, 초음파 센서와 같은 센서들이 사용될 수 있다.For example, if a partial discharge occurs due to insulation failure, connection failure, or disconnection during operation of the mechanical equipment, it may lead to an immediate defect or a gradual decline in the performance of the mechanical equipment. Accordingly, the discharge signal detection sensor may use sensors such as an ultra-high frequency sensor, a high-frequency current transformer sensor, or an ultrasonic sensor for detecting electric pulses generated by the partial discharge.

상기 IoT 센서(100)는 통신부(140)를 더 포함하여 수집된 데이터를 분석, 가공하는 서버(300)와 송수신할 수 있다. 상기 서버(300)는 송수신된 상기 데이터의 노이즈를 추가로 제거하고 상기 기계설비의 상태 또는 결함 발생 유무를 판단하는데 필요한 데이터를 구분하여 송수신된 데이터 중 일부만을 분석 및 가공하여 사용량에 따라 부과되는 통신비를 감소시킬 수 있다. The IoT sensor (100) further includes a communication unit (140) and can transmit and receive data to and from a server (300) that analyzes and processes the collected data. The server (300) can further remove noise from the transmitted and received data and distinguish data necessary for determining the status or presence of a defect in the mechanical equipment, thereby analyzing and processing only a portion of the transmitted and received data, thereby reducing communication costs charged according to usage.

상기 통신부(140)는 블루투스(Bluetooth) 모듈, NFC 모듈, RFID(Radio Frequency Identification) 모듈, 지그비(ZigBee) 모듈, 저전력 블루투스 Dual-Mode가 적용된 무선통신 또는 적외선(Infrared Data Association: IrDa) 모듈, 초음파 통신(Ultra Sound Communication: USC), 가시광 통신(Visible Light Communication: VLC), 와이 파이 다이렉트(Wi-Fi Direct), LoRa(Long Range), LTEM CAT M.1, 협대역 사물 인터넷(NarrowBand-Internet of Things: NB-IoT) 등과 같은 근거리용 네트워크 인터페이스를 포함할 수 있다.The above communication unit (140) may include a short-distance network interface such as a Bluetooth module, an NFC module, an RFID (Radio Frequency Identification) module, a ZigBee module, a wireless communication or an Infrared Data Association (IrDa) module with low-power Bluetooth Dual-Mode applied, an ultrasonic communication (Ultra Sound Communication: USC), a visible light communication (VLC), Wi-Fi Direct, LoRa (Long Range), LTEM CAT M.1, a narrowband Internet of Things (NB-IoT), etc.

또한, 상기 통신부(140)는 3g 모듈, Wi-Fi 모듈, 와이기그(WiGig) 모듈, 무선랜(Wireless LAN: WLAN), DLNA(Digital Living Network Alliance), 와이브로(Wireless Broadband: Wibro), 와이맥스(World Interoperability for Microwave Access: Wimax), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), IEEE 802.16, 롱 텀 에볼루션(Long Term Evolution: LTE), LTE-A(Long Term Evolution-Advanced), 광대역 무선 이동 통신 서비스(Wireless Mobile Broadband Service: WMBS) 등과 같은 원거리용 네트워크 인터페이스를 포함할 수 있다.In addition, the communication unit (140) may include a long-distance network interface such as a 3G module, a Wi-Fi module, a WiGig module, a wireless LAN (WLAN), a Digital Living Network Alliance (DLNA), a Wireless Broadband (Wibro), a World Interoperability for Microwave Access (Wimax), a High Speed Downlink Packet Access (HSDPA), a High Speed Uplink Packet Access (HSUPA), IEEE 802.16, a Long Term Evolution (LTE), a Long Term Evolution-Advanced (LTE-A), a Wireless Mobile Broadband Service (WMBS), etc.

이때, 상기 서버(300)는 분석 및 가공된 데이터를 관리자 단말과 송수신할 수 있으며, 상기 서버(300)는 빅데이터 기반의 클라우드 서버(300) 방식으로 이용되어 일반적인 시스템에 비해 네트워크 보안성, 안정성 및 서버(300) 신뢰도가 향상될 수 있다. 또한, 상기 서버(300)는 인공지능 모델 및 딥러닝 모델을 더 포함할 수 있다. At this time, the server (300) can transmit and receive analyzed and processed data to and from the administrator terminal, and the server (300) can be used in a big data-based cloud server (300) manner, so that network security, stability, and server (300) reliability can be improved compared to general systems. In addition, the server (300) can further include an artificial intelligence model and a deep learning model.

예컨대, 딥러닝 모델은 RNN(Recurrent Neural Network), C-LSTM(Convolutional Long short-term memory), GRU(Gated Recurrent Unit), CNN(Convolutional Neural Network), RL(Reinforcement Learning) 및 LSTM(Long short-term memory)을 포함할 수 있으며, 송수신된 데이터에서 노이즈를 제거하고, 상기 기계설비의 상태 또는 결함 발생 유무를 판단하는데 필요한 데이터를 구분할 수 있다.For example, the deep learning model may include a recurrent neural network (RNN), a convolutional long short-term memory (C-LSTM), a gated recurrent unit (GRU), a convolutional neural network (CNN), a reinforcement learning (RL), and a long short-term memory (LSTM), and may remove noise from transmitted and received data and distinguish data necessary for determining the status or presence of a defect in the machine equipment.

상기 관리자 단말은 상기 기계설비가 설치된 구역을 관리하는 관리자 또는 상기 기계설비에 대한 유지보수를 지원하는 직원이 접근할 수 있는 PC, 노트북, PDA, 스마트폰, 태블릿 등을 포함할 수 있다.The above-mentioned administrator terminal may include a PC, laptop, PDA, smartphone, tablet, etc. that can be accessed by an administrator who manages the area where the above-mentioned machine equipment is installed or an employee who supports maintenance of the above-mentioned machine equipment.

상기 서버(300)는 상기 캐패시터(110)에 저장된 전력량이 기 설정 값에 도달되는 시간 및 패턴을 분석하여 상기 기계설비의 결함 유무 및 상태 정보를 미리 판단하여 상기 기계설비의 유지보수가 신속하게 진행되도록 할 수 있다.The above server (300) can analyze the time and pattern at which the amount of power stored in the capacitor (110) reaches a preset value to determine in advance whether there is a defect in the mechanical equipment and the status information, thereby enabling maintenance of the mechanical equipment to be performed quickly.

일 실시예에서, 상기 서버(300)는 상기 기계설비가 가동되는 동안 수집된 데이터를 분석하여 상기 캐패시터(110)에 저장된 전력량이 기 설정 값에 도달되는 시간 및 패턴을 분석할 수 있다. 이때, 상기 서버(300)는 상기 IoT 센서(100)에서 수집되었던 데이터의 이력을 분석하고, 상기 기계설비가 가동되어 수집된 패턴을 비교하여 상기 기계설비가 가동되고 바로 수집된 데이터인지 일정 시간이 지나고 수집된 데이터인지 파악할 수 있다. 이에 따라, 상기 서버(300)는 상기 기계설비가 가동될 때만 상기 IoT 센서가(100) 작동되어도 상기 캐패시터(110)에 저장된 전력량이 기 설정 값에 도달되는 시간 또는 패턴을 분석할 수 있다.In one embodiment, the server (300) can analyze the data collected while the machine equipment is in operation to analyze the time and pattern at which the amount of power stored in the capacitor (110) reaches a preset value. At this time, the server (300) can analyze the history of data collected by the IoT sensor (100) and compare the pattern collected while the machine equipment is in operation to determine whether the data was collected immediately after the machine equipment was in operation or after a certain period of time has passed. Accordingly, the server (300) can analyze the time or pattern at which the amount of power stored in the capacitor (110) reaches a preset value even if the IoT sensor (100) is operated only when the machine equipment is in operation.

예컨대, 상기 기계설비가 가동되어 진동이 발생되고 상기 캐패시터(110)에 기 설정 값 이상까지 전력이 충전되는데 걸리는 시간이 3초일 때, 상기 서버(300)는 해당 기계설비가 가동되고 상기 IoT 센서(100)가 작동하여 기계설비의 상태 및 결함 데이터를 수집하는데 걸리는 시간 및 패턴을 수집할 수 있다.For example, when the machine equipment is in operation, vibration is generated, and the time it takes for the capacitor (110) to be charged with power exceeding the preset value is 3 seconds, the server (300) can collect the time and pattern it takes for the machine equipment to be in operation and the IoT sensor (100) to operate and collect status and defect data of the machine equipment.

수집된 시간에서 오차범위를 초과하는 데이터가 확인되는 경우, 상기 기계설비에 결함이 발생하는 것으로 판단하고 상기 서버(300)가 상기 관리자 단말에 결함 발생 알람 및 신호를 전달할 수 있다. If data exceeding the error range is confirmed at the collected time, it is determined that a defect has occurred in the machine equipment, and the server (300) can transmit a defect occurrence alarm and signal to the administrator terminal.

일 실시예에서, 오차범위가 1초일 때, 상기 캐패시터(110)에 기 설정된 값 이상까지 전력이 충전되는데 걸리는 시간이 2초 미만, 4초 이상 소요되는 경우 상기 서버(300)는 상기 기계설비에 결함이 발생된 것으로 판단할 수 있다. 이때, 오차범위는 관리자의 설정에 따라 조절될 수 있다.In one embodiment, when the error range is 1 second, if it takes less than 2 seconds or more than 4 seconds for the capacitor (110) to be charged with power to a preset value or more, the server (300) may determine that a defect has occurred in the mechanical equipment. At this time, the error range may be adjusted according to the administrator's settings.

이때, 상기 서버(300)에서 수집하는 시간 및 패턴은 결함이 발생되지 않은 기계설비가 가동되어 진동이 발생되고 상기 캐패시터(110)에 기 설정 값 이상의 전력이 충전되는데 걸리는 시간과 상기 기계설비에 결함이 발생된 경우 가동 시 진동의 크기가 변화되어 상기 캐패시터(110)에 기 설정된 값 이상의 전력이 충전되는데 걸리는 시간이 단축되거나 증가되는 상황을 확인하여 상기 기계설비의 결함 유무를 판단할 수 있음을 설명하기 위한 것으로 이에 한정되지 않는다. At this time, the time and pattern collected by the server (300) are for explaining that it is possible to determine whether or not the mechanical equipment is defective by checking the time taken for the mechanical equipment without a defect to operate, generate vibration, and charge the capacitor (110) with power greater than the preset value, and the time taken for the capacitor (110) to charge power greater than the preset value when the size of the vibration changes during operation when the mechanical equipment has a defect, shortening or increasing the time, but is not limited thereto.

또한, 바람직한 실시예로는 상기 기계설비가 가동되어 진동이 발생됨과 동시에 상기 캐패시터(110)가 기 설정 값 이상까지 전력이 충전되고 상기 제어부(120)가 상기 IoT 센서(100)를 작동시켜 상기 기계설비에 대한 상태 및 결함 데이터를 수집할 수 있다. 이때, 상기 기계설비에 결함이 발생되면 상기 기계설비가 가동되고 상기 IoT 센서(100)가 작동되는데 걸리는 시간이 지연될 수 있다. 이에 따라, 상기 IoT 센서(100)에서 수집하는 데이터의 신뢰도가 감소되는 것을 방지할 수 있으며, 상기 기계설비에 결함을 확인하고 유지보수를 진행할 수 있다. In addition, in a preferred embodiment, when the mechanical equipment is operated and vibration is generated, the capacitor (110) is charged with power exceeding a preset value and the control unit (120) operates the IoT sensor (100) to collect status and defect data for the mechanical equipment. At this time, if a defect occurs in the mechanical equipment, the time required for the mechanical equipment to be operated and the IoT sensor (100) to be operated may be delayed. Accordingly, it is possible to prevent the reliability of data collected by the IoT sensor (100) from decreasing, and it is possible to identify a defect in the mechanical equipment and perform maintenance.

상기 서버(300)가 상기 IoT 센서(100)에서 수집한 데이터를 분석하여 상기 기계설비의 결함 발생을 확인하면, 상기 서버(300)는 상기 기계설비의 결함정도에 따라 단계별로 구분하고, 상기 단계에 따라 상기 기계설비의 결함 발생 알림, 상기 기계설비의 유지보수 일정 수립 및 상기 기계설비의 가동 중단 중 어느 하나에 대한 알람 신호를 상기 관리자 단말에 전송할 수 있다.When the server (300) analyzes the data collected from the IoT sensor (100) and confirms the occurrence of a defect in the mechanical equipment, the server (300) can divide the mechanical equipment into stages according to the degree of defect, and, according to the stage, can transmit an alarm signal for one of the following: a notification of a defect in the mechanical equipment, establishment of a maintenance schedule for the mechanical equipment, and a shutdown of the mechanical equipment to the administrator terminal.

예컨대, 상기 기계설비의 결함정도는 경미한 결함, 심화된 결함, 심각한 결함 및 치명적인 결함으로 분류할 수 있다. 이때, 경미한 결함이 발생된 경우에는 기계설비의 결함 발생 알람 신호를 상기 관리자 단말에 전송할 수 있다. For example, the degree of defects in the above mechanical equipment can be classified into minor defects, severe defects, serious defects, and fatal defects. At this time, if a minor defect occurs, an alarm signal for the occurrence of a defect in the mechanical equipment can be transmitted to the administrator terminal.

또한, 심화된 결함 또는 심각한 결함이 발생된 경우에는 상기 서버(300)가 유지보수 일정을 수립한 후 상기 관리자 단말에 전송할 수 있다. 예컨대, 상기 서버(300)는 유지보수를 수행할 수 있는 관리자 또는 직원의 스케줄을 확인하고, 상기 기계설비가 결함을 유지한 상태로 가동되었을 때의 결과물과, 유지보수를 진행하는 동안의 다운타임(Down Time)으로 발생되는 손실 등을 계산하여 유지보수 일정을 수립하고 상기 관리자 단말에 전송할 수 있다.In addition, in the event of an intensified defect or a serious defect, the server (300) may establish a maintenance schedule and transmit it to the administrator terminal. For example, the server (300) may check the schedule of an administrator or employee who can perform maintenance, calculate the results when the machine equipment is operated while maintaining a defect, and the losses incurred due to downtime during maintenance, and establish a maintenance schedule and transmit it to the administrator terminal.

또한, 치명적인 결함이 발생되었을 때에는 대형 사고가 발생될 수 있으므로, 상기 기계설비의 가동을 중단시키고, 상기 관리자 단말에 상기 기계설비에 치명적인 결함이 발생되어 가동이 중단되었음을 알릴 수 있다.In addition, since a major accident may occur when a fatal defect occurs, the operation of the machine equipment may be stopped and the administrator terminal may be notified that a fatal defect has occurred in the machine equipment and that operation has been stopped.

상기 IoT 센서(100)에 전력을 공급하기 위한 배터리(150)를 더 포함하되, 상기 배터리(150)는 상기 캐패시터(110)에서 기 설정 값 이상으로 전력이 충전된 경우 상기 IoT 센서(100)를 작동시키기 위한 전력을 공급할 수 있다. The IoT sensor (100) further includes a battery (150) for supplying power to the IoT sensor (100), and the battery (150) can supply power to operate the IoT sensor (100) when power is charged from the capacitor (110) to a level higher than a preset value.

상기 서버(300)는, 상기 기계설비에서 발생하는 진동과 외부 요인에 의한 진동 패턴을 구분하여, 외부 요인에 의한 진동으로 상기 캐패시터(110)가 충전되는 경우 기 설정 값 도달 유무와 상관없이 상기 IoT 센서(100)를 작동시키지 않고, 상기 캐패시터(110)에 충전된 전력을 상기 배터리(150) 전력으로 충전시킬 수 있다.The server (300) above can distinguish between vibrations occurring in the machine equipment and vibration patterns caused by external factors, and when the capacitor (110) is charged due to vibration caused by external factors, the IoT sensor (100) can be turned off and the power charged in the capacitor (110) can be charged as power of the battery (150) regardless of whether a preset value is reached.

일 실시예에서, 상기 진동 패턴은 간혈적으로 발생하는 진동과 주기적으로 발생하는 진동으로 구별하거나, 진동 세기의 차이에 따라 구별될 수 있으며, 이에 따라 상기 기계설비에서 발생하는 진동과 상기 기계설비 외부에서 발생하는 진동을 구별할 수 있다.In one embodiment, the vibration pattern can be distinguished into vibrations that occur intermittently and vibrations that occur periodically, or can be distinguished based on differences in vibration intensity, thereby distinguishing vibrations occurring in the machine equipment from vibrations occurring outside the machine equipment.

일 실시예에서, 상기 IoT 센서(100)는 상기 IoT 센서(100)의 작동과 별개로 작동되는 RCT(Real Time Clock) 모듈을 더 포함할 수 있으며, 상기 RCT 모듈(도면미도시)은 현재 시간에 대한 데이터를 수집하여 상기 제어부(120)에 전달하거나, 상기 제어부(120)의 시간유지 또는 상기 제어부(120)의 정기스케쥴링을 구현할 수 있다. 또한, 상기 기계설비가 가동되지 않을 때, 상기 제어부(120) 또는 상기 IoT 센서의 데이터, 작동 설정을 일부 유지할 수 있다. In one embodiment, the IoT sensor (100) may further include an RCT (Real Time Clock) module that operates separately from the operation of the IoT sensor (100), and the RCT module (not shown in the drawing) may collect data about the current time and transmit it to the control unit (120), or implement time maintenance of the control unit (120) or regular scheduling of the control unit (120). In addition, when the machine equipment is not in operation, some of the data and operation settings of the control unit (120) or the IoT sensor may be maintained.

이때, 상기 RCT 모듈은 상기 RCT 모듈에 전력을 공급하기 위한 리튬코인배터리와 제2 캐패시터를 더 포함할 수 있다. 상기 제2 캐패시터는 상기 캐패시터(110)에 기 설정 값 이상으로 전력이 충전되는 경우 상기 캐패시터(110)의 전력이 상기 제2 캐패시터에 충전되어 상기 리튬코인배터리의 전력을 보조하는 역할로 사용될 수 있다. 예컨대, 상기 제2 캐패시터에 전력이 충전되면 상기 리튬코인배터리 대신 상기 RCT 모듈을 작동시키기 위한 전력을 제공하여 상기 리튬코인배터리의 수명이 향상되어 교체 주기를 늘릴 수 있다. 이에 따라, 일반적인 리튬코인배터리의 교체 주기인 2 ~ 3년를 4 ~ 5년 또는 그 이상으로 교체 주기를 늘릴 수 있다.At this time, the RCT module may further include a lithium coin battery and a second capacitor for supplying power to the RCT module. When power is charged to the capacitor (110) above a preset value, the second capacitor may be used to supplement the power of the lithium coin battery by charging the power of the capacitor (110) to the second capacitor. For example, when power is charged to the second capacitor, power for operating the RCT module instead of the lithium coin battery is provided, thereby improving the lifespan of the lithium coin battery and increasing the replacement cycle. Accordingly, the replacement cycle of a typical lithium coin battery, which is 2 to 3 years, may be increased to 4 to 5 years or more.

또한, 상기 캐패시터(110)는 가변 캐패시터(110)로 마련되어 상기 기계설비의 종류에 따라 발생하는 진동 크기 또는 진동 발생시간에 따라 기 설정 값 이상의 전력 수치를 조절하여 상기 기계설비의 종류에 상관없이 가동 시점을 정확히 파악하여 상기 IoT 센서(100)를 작동시킬 수 있다.In addition, the capacitor (110) is provided as a variable capacitor (110) so that the power value is adjusted to a preset value or higher according to the vibration size or vibration occurrence time that occurs depending on the type of the mechanical equipment, thereby accurately identifying the operating time and operating the IoT sensor (100) regardless of the type of the mechanical equipment.

예컨대, 상기 가변 캐패시터(110)는 관리자가 임의로 충전될 수 있는 전력의 용량을 조절할 수 있다. 이때, 상기 기계설비의 종류에 따라 발생하는 진동의 크기 및 발생시간이 각각 상이하여, 상기 압전소자(200)에서 생산되는 전력량이 일정하지 않아 상기 기계설비가 가동 중이어도 상기 제어부(120)에 상기 IoT 센서(100)를 작동시키기 위한 신호를 전달하지 못하는 상황이 발생할 수 있다. For example, the variable capacitor (110) can adjust the capacity of the power that can be charged at will by the manager. At this time, since the size and occurrence time of the vibration that occurs are different depending on the type of the mechanical equipment, the amount of power produced by the piezoelectric element (200) is not constant, and thus, even when the mechanical equipment is in operation, a situation may occur in which a signal for operating the IoT sensor (100) cannot be transmitted to the control unit (120).

따라서, 상기 캐패시터(110)는 상기 압전소자(200)에서 매우 적은양의 전력이 생산되어도 상기 제어부(120)에 상기 IoT 센서(100)를 작동시키기 위한 신호를 전달할 수 있도록 상기 캐패시터(110)의 용량을 조절하기 위해 가변 캐패시터(110)로 마련될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 캐패시터(110)는 기 설정된 용량이 전부 채워지게 되면 상기 제어부(120)에 상기 IoT 센서(100)를 작동시키기 위한 신호를 전달하도록 상기 캐패시터(110)의 용량을 조절할 수 있다.Accordingly, the capacitor (110) may be provided as a variable capacitor (110) to adjust the capacity of the capacitor (110) so that a signal for operating the IoT sensor (100) can be transmitted to the control unit (120) even when a very small amount of power is generated from the piezoelectric element (200). In one embodiment, the capacitor (110) may adjust the capacity of the capacitor (110) so that a signal for operating the IoT sensor (100) can be transmitted to the control unit (120) when the preset capacity is fully filled.

예컨대, 상기 캐패시터(110)의 용량이 크다면 상기 기계설비가 가동 중임에도 불구하고 상기 캐패시터(110)에 기 설정된 값 이상으로 전력이 충전하는데 오랜 시간이 소요될 수 있다. 이에 따라, 상기 IoT 센서(100)가 상기 기계설비가 가동시점을 정확히 파악하지 못하여 상기 기계설비에 대한 상태 및 결함 발생 유무 등의 정확한 데이터를 획득하는데 어려움이 발생될 수 있다. For example, if the capacity of the capacitor (110) is large, it may take a long time for the capacitor (110) to be charged with power exceeding the preset value even though the machine equipment is in operation. Accordingly, the IoT sensor (100) may not be able to accurately determine the time when the machine equipment is in operation, making it difficult to obtain accurate data on the status of the machine equipment and whether or not a defect has occurred.

본 발명에 따른 기계설비의 가동 감지를 통한 저전력 IoT 센서모듈(10)을 이용한 기계설비의 실시간 모니터링 및 유지보수 방법은, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 기계설비가 가동되어 진동이 발생되는 단계(S100), 상기 기계설비에서 발생되는 진동이 상기 압전소자(200)에 전달되는 단계(S200), 상기 압전소자(200)에서 발생된 전력이 상기 캐패시터(110)에 저장되는 단계(S300), 상기 캐패시터(110)에 기 설정된 값 이상으로 전력이 충전되는지 판단하는 단계(S400)를 포함할 수 있다.The method for real-time monitoring and maintenance of mechanical equipment using a low-power IoT sensor module (10) through detection of operation of mechanical equipment according to the present invention may include, as illustrated in FIG. 3, a step (S100) in which the mechanical equipment is operated and vibration is generated, a step (S200) in which the vibration generated from the mechanical equipment is transmitted to the piezoelectric element (200), a step (S300) in which power generated from the piezoelectric element (200) is stored in the capacitor (110), and a step (S400) in which power is determined to be charged to the capacitor (110) above a preset value.

이때, 상기 캐패시터(110)에 기 설정된 값 이상으로 전력이 충전되면 상기 제어부(120)에 상기 IoT 센서(100)를 작동시키는 신호를 전송하는 단계(S500); 및 상기 제어부(120)가 상기 기계설비의 가동을 감지하고 상기 IoT 센서(100)를 작동시키는 단계(S600);를 포함할 수 있다. At this time, if power is charged to the capacitor (110) above a preset value, the step (S500) of transmitting a signal to the control unit (120) to operate the IoT sensor (100); and the step (S600) of the control unit (120) detecting the operation of the machine equipment and operating the IoT sensor (100) may be included.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(120)가 상기 기계설비의 가동을 감지하고, 상기 IoT 센서(100)를 작동시키는 단계(S600) 이후에 상기 IoT 센서(100)에서 상기 기계설비의 상태 데이터를 센싱하는 단계(S700), 상기 서버(300)가 센싱된 데이터를 분석 및 가공하여 상기 기계설비의 결함 발생 유무를 판단하는 단계(S800)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 기계설비에서 결함이 발생되면 상기 관리자 단말에 알람 신호를 전송하는 단계(S900)를 더 포함할 수 있다. In addition, as illustrated in FIG. 4, after the step (S600) in which the control unit (120) detects the operation of the mechanical equipment and operates the IoT sensor (100), the step (S700) in which the IoT sensor (100) senses the status data of the mechanical equipment, and the step (S800) in which the server (300) analyzes and processes the sensed data to determine whether a defect occurs in the mechanical equipment may be included. At this time, the step (S900) in which an alarm signal is transmitted to the administrator terminal when a defect occurs in the mechanical equipment may be further included.

앞서 살펴본 바와 같이 다양한 규격, 모양 및 기준에 적용될 수 있도록 변경 및 교환하여 사용될 수 있다. 이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서의 단순 치환, 변형 및 변경은 당 분야에서의 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이다.As discussed above, it can be used by changing and exchanging so that it can be applied to various specifications, shapes, and standards. The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the attached drawings, and simple substitutions, modifications, and changes within the technical spirit of the present invention are obvious to those skilled in the art.

본 발명은 기계설비의 가동 중인 시점을 판단하여 기계설비가 가동 중일 때에만 IoT 센서를 작동하여 가동 중인 기계설비의 데이터를 센싱하고 분석하여 기계설비의 상태 및 결함을 진단하기 위한 기계설비의 가동 감지를 통한 저전력 IoT 센서 모듈을 제공할 수 있다.The present invention can provide a low-power IoT sensor module that senses and analyzes data of operating mechanical equipment by determining the operating time of mechanical equipment and operating an IoT sensor only when the mechanical equipment is in operation to diagnose the status and defects of the mechanical equipment through operation detection of the mechanical equipment.

10 : IoT 센서모듈
100 : IoT 센서
110 : 캐패시터
120 : 제어부
130 : 센서부
140 : 통신부
150 : 배터리
200 : 압전소자
300 : 서버
10: IoT sensor module
100 : IoT Sensor
110 : Capacitor
120 : Control Unit
130 : Sensor section
140 : Communication Department
150 : Battery
200 : Piezoelectric element
300 : Server

Claims (7)

기계설비의 가동 감지를 위한 저전력 IoT 센서모듈에 있어서,
상기 기계설비에 부착되어 상태를 센싱하는 IoT 센서; 및
상기 기계설비와 IoT 센서 사이에 마련되며 상기 기계설비의 가동 시 발생하는 진동을 이용하는 압전소자; 를 포함하고,
상기 IoT 센서는 상기 압전소자에서 발생된 전력을 충전하는 캐패시터 및 상기 IoT 센서의 작동 여부를 제어하는 제어부를 더 포함하고,
상기 캐패시터는 가변 캐패시터로 마련되어 상기 기계설비의 종류에 따라 발생하는 진동 크기 또는 진동 발생시간에 따라 기 설정된 값 이상의 전력 수치를 조절하여 상기 기계설비의 종류에 관계없이 가동 시점을 파악할 수 있으며,
상기 캐패시터에 기 설정 값 이상의 전력이 충전되면, 상기 제어부의 신호에 따라 상기 IoT 센서가 작동되고 상기 기계설비의 상태 데이터를 수집하는 것을 특징으로 하는 저전력 IoT 센서모듈.
In a low-power IoT sensor module for detecting the operation of machine equipment,
IoT sensor attached to the above machine equipment to sense the status; and
A piezoelectric element provided between the above mechanical equipment and the IoT sensor and utilizing vibrations generated when the above mechanical equipment is in operation;
The IoT sensor further includes a capacitor that charges the power generated from the piezoelectric element and a control unit that controls whether the IoT sensor operates.
The above capacitor is provided as a variable capacitor, and the power value is adjusted to a preset value or higher according to the vibration size or vibration occurrence time that occurs depending on the type of the above mechanical equipment, so that the operating time can be determined regardless of the type of the above mechanical equipment.
A low-power IoT sensor module characterized in that when a power exceeding a preset value is charged to the capacitor, the IoT sensor operates according to a signal from the control unit and collects status data of the machine equipment.
제 1항에 있어서,
상기 IoT 센서는 진동 센서, 전압 센서, 전류 센서, 온도 센서, 음향 센서 및 방전신호 감지 센서 중 어느 하나 이상으로 구비되는 센서부; 를 더 포함하며,
상기 기계설비가 가동 중일 때, 상기 센서부가 작동되어 상기 기계설비의 상태를 센싱하는 것을 특징으로 하는 저전력 IoT 센서모듈.
In paragraph 1,
The above IoT sensor further includes a sensor unit including at least one of a vibration sensor, a voltage sensor, a current sensor, a temperature sensor, an acoustic sensor, and a discharge signal detection sensor;
A low-power IoT sensor module characterized in that the sensor unit operates to sense the status of the mechanical equipment when the mechanical equipment is in operation.
제 1항에 있어서,
상기 IoT 센서는 통신부를 더 포함하여 수집된 데이터를 분석 가공하는 서버와 송수신 하고, 상기 서버는 송수신된 상기 데이터의 노이즈를 추가로 제거함으로써 통신비를 감소시키는 것을 특징으로 하는 저전력 IoT 센서모듈.
In paragraph 1,
A low-power IoT sensor module characterized in that the IoT sensor further includes a communication unit to transmit and receive collected data to and from a server that analyzes and processes the collected data, and the server further removes noise from the transmitted and received data, thereby reducing communication costs.
제 3항에 있어서,
상기 서버가 상기 IoT 센서에서 수집한 데이터를 분석하여 상기 기계설비의 결함 발생을 확인하면, 상기 서버는 상기 기계설비의 결함정도에 따라 단계별로 구분하고, 상기 단계에 따라 상기 기계설비의 결함 발생 알림, 상기 기계설비의 유지보수 일정 수립 및 상기 기계설비의 가동 중단 중 어느 하나에 대한 알람 신호를 관리자 단말에 전송하는 것을 특징으로 하는 저전력 IoT 센서모듈.
In the third paragraph,
A low-power IoT sensor module characterized in that when the server analyzes the data collected from the IoT sensor and confirms the occurrence of a defect in the machine equipment, the server divides the machine equipment into stages according to the degree of defect, and transmits an alarm signal for one of the following to the administrator terminal: notification of the occurrence of a defect in the machine equipment, establishment of a maintenance schedule for the machine equipment, and shutdown of the machine equipment according to the stage.
삭제delete 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 따른 기계설비의 가동 감지를 통한 저전력 IoT 센서모듈을 이용한 기계설비의 실시간 모니터링 및 유지보수 방법에 있어서,
상기 기계설비가 가동되어 진동이 발생되는 단계;
상기 기계설비에서 발생되는 진동이 상기 압전소자에 전달되는 단계;
상기 압전소자에서 발생된 전력이 상기 캐패시터에 저장되는 단계;
상기 캐패시터에 기 설정된 값 이상으로 전력이 충전되는지 판단하는 단계;
상기 제어부에 상기 IoT 센서를 작동시키는 신호를 전송하는 단계; 및
상기 제어부가 상기 기계설비의 가동을 감지하고 상기 IoT 센서를 작동시키는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 가동 시 진동이 발생하는 기계설비의 실시간 모니터링 및 유지보수 방법.
In a real-time monitoring and maintenance method of a machine facility using a low-power IoT sensor module through detection of operation of the machine facility according to any one of Articles 1 to 4,
A step in which the above mechanical equipment is operated and vibration is generated;
A step in which vibration generated from the above mechanical equipment is transmitted to the piezoelectric element;
A step in which power generated from the piezoelectric element is stored in the capacitor;
A step of determining whether power is charged to the capacitor more than a preset value;
A step of transmitting a signal to operate the IoT sensor to the control unit; and
A real-time monitoring and maintenance method for mechanical equipment that generates vibration during operation, characterized in that it includes a step in which the control unit detects the operation of the mechanical equipment and operates the IoT sensor.
제 6항에 있어서,
상기 IoT 센서에서 상기 기계설비의 상태 데이터를 센싱하는 단계;
상기 서버가 센싱된 데이터를 분석 및 가공하여 상기 기계설비의 결함 발생 유무를 판단하는 단계; 및
상기 기계설비에 결함 발생 시 관리자 단말에 알람 신호를 전송하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가동 시 진동이 발생하는 기계설비의 실시간 모니터링 및 유지보수 방법.
In paragraph 6,
A step of sensing status data of the machine equipment from the IoT sensor;
A step in which the server analyzes and processes the sensed data to determine whether a defect has occurred in the machine equipment; and
A real-time monitoring and maintenance method for mechanical equipment that generates vibration during operation, characterized by further comprising a step of transmitting an alarm signal to a manager terminal when a defect occurs in the mechanical equipment.
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