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KR20240056865A - A method of predicting the life cycle by diagnosing the state of the drive motor - Google Patents

A method of predicting the life cycle by diagnosing the state of the drive motor Download PDF

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KR20240056865A
KR20240056865A KR1020220136290A KR20220136290A KR20240056865A KR 20240056865 A KR20240056865 A KR 20240056865A KR 1020220136290 A KR1020220136290 A KR 1020220136290A KR 20220136290 A KR20220136290 A KR 20220136290A KR 20240056865 A KR20240056865 A KR 20240056865A
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South Korea
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data
life cycle
prediction method
drive motor
door
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임병민
신성길
송정훈
박재선
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서울교통공사
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Abstract

본 발명은 전동차 전기식 출입문등에 사용되는 구동모터의 장기사용 및 노후화로 일정시기 이상에서 부터 고장및 유지보수 건수가 급증하는 문제점을 해소하기 위한 한 방편으로 출입문 등의 구동을 위해 구동모터에 전달되는 전류 및 전압 데이터를 수집한 후 이를 통하여 기계장치 노후화에 따른 상태진단 및 적정 수명주기를 마련토록 하는 구동모터의 상태진단을 통한 수명주기 예지방법에 관한 것이다.The present invention is a way to solve the problem of a rapid increase in the number of breakdowns and maintenance cases over a certain period of time due to long-term use and aging of the drive motors used in electric entrance doors of electric trains, etc. It relates to a life cycle prediction method through the condition diagnosis of a drive motor that collects voltage data and then uses it to diagnose the condition according to the aging of the machinery and prepare an appropriate life cycle.

Description

구동모터의 상태진단을 통한 수명주기 예지방법{A method of predicting the life cycle by diagnosing the state of the drive motor}Life cycle prediction method by diagnosing the state of the drive motor {A method of predicting the life cycle by diagnosing the state of the drive motor}

본 발명은 전동차 전기식 출입문등에 사용되는 구동모터의 장기사용 및 노후화로 일정시기 이상에서 부터 고장및 유지보수 건수가 급증하는 문제점을 해소하기 위한 한 방편으로 출입문 등의 구동을 위해 구동모터에 전달되는 전류 및 전압 데이터를 수집한 후 이를 통하여 기계장치 노후화에 따른 상태진단 및 적정 수명주기를 마련토록 하는 구동모터의 상태진단을 통한 수명주기 예지방법에 관한 것이다.The present invention is a way to solve the problem of a rapid increase in the number of breakdowns and maintenance cases over a certain period of time due to long-term use and aging of the drive motors used in electric entrance doors of electric trains, etc. It relates to a life cycle prediction method through the condition diagnosis of a drive motor that collects voltage data and then uses it to diagnose the condition according to the aging of the machinery and prepare an appropriate life cycle.

일반적으로 철도차량은, 지하철이나 전철 등과 같이 선로 위를 주행하는 교통수단으로, 각각의 차량에는 일정 간격을 유지하며 출입문이 그 양측으로 구비되어 차량이 역사에 정차하는 경우 승객이 승하차 할 수 있도록 하기 위해 차량운전실의 운전자는 출입문 개폐를 조작하거나 자동으로 개폐된다. In general, railway vehicles are a means of transportation that runs on tracks, such as subways or trains. Each vehicle maintains a certain distance and is equipped with doors on both sides to allow passengers to get on and off when the vehicle stops at a station. For this reason, the driver in the vehicle cab operates the door opening or closing, or the door opens and closes automatically.

이때, 출입문 전체가 개폐되는 것이 아니라 열차종합운전제어장치(Train Controller and Monitoring System)에서 역사정보를 가지고 있기 때문에 해당 역사정차 시 역사 정보에 따라서 해당방향의 출입문 제어장치(Door Control Unit)에 출입문 개폐신호를 전송하고 이에 따라 출입문 제어장치는 해당방향의 출입문을 개폐시키게 된다. At this time, the entire door is not opened or closed, but the train controller and monitoring system has the history information, so when the station is stopped, the door is opened and closed by the door control unit in the corresponding direction according to the history information. A signal is transmitted, and the door control device opens and closes the door in the corresponding direction accordingly.

상기와 같은 철도차량에 설치되는 포켓 슬라이딩 방식 전기식 출입문은 차량 당 8셋트이며, 출입문 판넬부, 출입문 구동부(Operator),출입문 제어장치(Door Control Unit;DCU), 비상핸들 등으로 구성된다.There are 8 sets of pocket sliding electric doors installed in the above-described railway vehicles per vehicle, and they consist of a door panel, a door operator, a door control unit (DCU), and an emergency handle.

그리고, 상기 출입문은 열차종합제어장치(Train Control and Monitoring System;TCMS)에 의해 발생된 신호를 출입문 제어장치(DCU)가 받아 작동하며, 출입문의 닫힘과 잠김 상태 신호는 출입문 제어장치가 전달받아 열차종합제어장치로 전달한다.In addition, the door operates by receiving signals generated by the Train Control and Monitoring System (TCMS), and the door closing and locked status signals are received by the door control device and the It is transmitted to the comprehensive control device.

이와같은 기술과 관련되어 종래의 특허 제2235728호에 전기식 출입문 고장예측장치의 기술이 제시되고 있으며 그 구성은 도1에서와 같이, 데이터 수집 모듈(10), 전처리 모듈(20), 분석예측 모듈(30), 및 의사결정지원 모듈(40)을 포함한다.Related to this technology, the technology of an electric door failure prediction device is proposed in conventional patent No. 2235728, and its composition, as shown in Figure 1, includes a data collection module 10, a preprocessing module 20, and an analysis prediction module ( 30), and a decision support module 40.

그리고, 상기 데이터 수집 모듈(10)은 전기식 출입문의 현재 상태에 대한 온-라인 데이터(현재 데이터) 및 전기식 출입문의 과거 상태에 대한 오프-라인 데이터(과거 데이터)를 수집하는 구성으로 온-라인 데이터 수집부(11) 및 오프-라인 데이터 수집부(12)를 포함한다.In addition, the data collection module 10 is configured to collect on-line data (current data) about the current state of the electric door and off-line data (past data) about the past state of the electric door. It includes a collection unit 11 and an off-line data collection unit 12.

더하여, 상기 전처리 모듈(20)은 데이터 수집 모듈(10)로부터 온-라인 데이터와 오프-라인 데이터를 전달받고, 이들 온-라인데이터와 오프-라인 데이터를 각각 전처리하여 온-라인 데이터와 오프-라인 데이터 각각의 특성인자를 추출 및 저장하는 구성으로 오프-라인 데이터 전처리부(21), 데이터베이스부(22) 및 온-라인 데이터 전처리부(23)를 포함한다.In addition, the preprocessing module 20 receives on-line data and off-line data from the data collection module 10, and preprocesses the on-line data and off-line data respectively to form on-line data and off-line data. It is configured to extract and store characteristic factors of each line data and includes an off-line data pre-processing unit 21, a database unit 22, and an on-line data pre-processing unit 23.

그리고, 상기 분석예측 모듈(30)은, 데이터 학습부(31)와 진단 예측부(32)로 이루어지며, 상기 데이터학습부는 진단 모델부(311) 및 예측 모델부(312)를 포함하고, 상기 진단예측부는 진단부(321) 및 예측부(322)를 포함한다.And, the analysis prediction module 30 consists of a data learning unit 31 and a diagnosis prediction unit 32, and the data learning unit includes a diagnosis model unit 311 and a prediction model unit 312, The diagnosis and prediction unit includes a diagnosis unit 321 and a prediction unit 322.

또한, 상기 의사결정지원 모듈(40)은 상기한 분석예측 모듈(30)의 예측부(322)로부터 입력된 예측 결과를 전달받아 출력함으로써, 유지보수자의 출입문 유지보수 및 운영 관리를 위한 유지보수자의 의사결정을 지원하는 구성으로 유지보수 지원부(41) 및 운영관리 지원부(42)를 포함한다.In addition, the decision support module 40 receives and outputs the prediction results input from the prediction unit 322 of the analysis prediction module 30, thereby providing maintenance information for maintenance and operation management of the maintenance door. The structure that supports decision-making includes a maintenance support department (41) and an operation management support department (42).

그러나, 상기와 같은 데이터 수집 모듈(10)의 온-라인 데이터에는 출입문 제어장치의 모터로부터 출력되는 모터 전류값, 이벤트 기록 및 모터의 위치를 측정하는 엔코더의 엔코더 데이터 중 적어도 하나 이상으로 이루어져 데이터량이 방대하여 작업이 힘들게 되는 단점이 있는 것이다.However, the on-line data of the data collection module 10 as described above consists of at least one of the motor current value output from the motor of the door control device, event record, and encoder data of the encoder that measures the position of the motor, and the amount of data is It has the disadvantage of being large and making work difficult.

또한, 출입문의 노후화에 따른 상태진단 및 적정 내구연한 설정의 근거가 미미하여 기계장치의 권장 내구수명을 알수 없어 유지보수 비용이 증가되는 단점이 있는 것이다.In addition, there is a disadvantage in that maintenance costs increase as the recommended durability life of the mechanical device cannot be known because there is little basis for diagnosing the condition of the door and setting an appropriate durability life according to the aging of the door.

상기와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 출입문의 노후화에 따른 출입문 시스템의 적정 교환주기를 설정이 가능하도록 하며, 출입문의 체계적인 유지보수가 가능하도록 하고, 유지보수에 따른 비용을 절감토록 하며, 전동차 전기식 출입문의 고장을 사전에 예측함은 물론 잔존수명을 예측할 수 있도록 하고, 전기식 출입문 성능을 개선하면서 부품수요 예측이 가능하도록 하는 구동모터의 상태진단을 통한 수명주기 예지방법을 제공하는데 있다.The purpose of the present invention to improve the conventional problems described above is to set an appropriate replacement cycle for the door system according to the aging of the door, to enable systematic maintenance of the door, and to reduce maintenance costs. It provides a life cycle prediction method by diagnosing the condition of the drive motor, which not only predicts the failure of electric train electric doors in advance, but also predicts the remaining lifespan, and predicts demand for parts while improving the performance of electric gates. I'm doing it.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 전기식 출입문의 동작전류 데이터중 가속구간, 등속구간, 감속구간에 해당하는 동작전류만을 포집하며, In order to achieve the above object, the present invention collects only the operating current corresponding to the acceleration section, constant speed section, and deceleration section among the operating current data of the electric door,

포집된 데이터중 특정 데이터만을 정규화 한 후 주성분을 선정하고, After normalizing only specific data among the collected data, main components are selected,

선정된 주성분을 마할라노비스 거리를 적용하여 데이터의 경향을 분석하며,Analyze data trends by applying Mahalanobis distance to the selected principal components.

분석된 데이터의 경향을 미리 정해진 수명주기별 경향데이터와 비교한 후 수명주기 및 상태진단을 수행토록 하는 구동모터의 상태진단을 통한 수명주기 예지방법을 제공한다.It provides a life cycle prediction method through condition diagnosis of the drive motor that compares the trend of the analyzed data with the predetermined trend data for each life cycle and then performs life cycle and condition diagnosis.

그리고, 본 발명의 데이터의 포집은, DCU제어신호를 통한 전류신호 및 PWM제어신호에 따른 전압신호를 상대 포집하여 오차를 최소화 하도록 하는 구동모터의 상태진단을 통한 수명주기 예지방법을 제공한다.In addition, the data collection of the present invention provides a life cycle prediction method through condition diagnosis of the drive motor to minimize errors by relatively collecting the current signal through the DCU control signal and the voltage signal according to the PWM control signal.

또한, 본 발명의 데이터 정규화는, 수집된 데이터의 특징을 시계열화 하여 나타나도록 Z-score 정규화 및 PCA분석을 수행하는 구동모터의 상태진단을 통한 수명주기 예지방법을 제공한다.In addition, the data normalization of the present invention provides a life cycle prediction method through condition diagnosis of a drive motor that performs Z-score normalization and PCA analysis to display the characteristics of the collected data in time series.

더하여, 본 발명의 수명주기는, 신품의 출입문에 의해 측정된 데이터에 의해 산출되는 수명주기별 경향데이터와 비교되어 산출되는 구동모터의 상태진단을 통한 수명주기 예지방법을 제공한다.In addition, the life cycle of the present invention provides a life cycle prediction method through condition diagnosis of a drive motor calculated by comparing the trend data for each life cycle calculated by data measured by a new door.

계속하여, 본 발명의 데이터는, DCU에 연결되는 무선통신유닛에 의해 서버에 실시간으로 전달되거나 정비를 위하여 입고되는 차량에서 측정되는 데이터중 어느 하나 이상이 사용되는 구성으로 이루어진 구동모터의 상태진단을 통한 수명주기 예지방법을 제공한다.Continuing, the data of the present invention is transmitted to the server in real time by a wireless communication unit connected to the DCU or is used to diagnose the condition of the drive motor in a configuration in which one or more of the data measured from the vehicle received for maintenance is used. Provides a life cycle prediction method through

또한, 본 발명은 두개의 점과 점사이 거리를 계산하기 위하여 마할라노비스 거리를 통하여 분포와 상대적인 거리를 측정토록 하는 구동모터의 상태진단을 통한 수명주기 예지방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a life cycle prediction method through condition diagnosis of a drive motor that measures the distribution and relative distance through the Mahalanobis distance to calculate the distance between two points.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 출입문의 노후화에 따른 출입문 시스템의 적정 교환주기를 설정이 가능하며, 출입문의 체계적인 유지보수가 가능하고, 유지보수에 따른 비용을 절감하며, 전동차 전기식 출입문의 고장을 사전에 예측함은 물론 잔존수명을 예측하고, 전기식 출입문 성능을 개선하면서 부품수요 예측이 가능한 효과가 있는 것이다.As described above, according to the present invention, it is possible to set an appropriate replacement cycle for the door system according to the aging of the door, enable systematic maintenance of the door, reduce maintenance costs, and prevent the failure of electric train doors. In addition to predicting the remaining lifespan, it is possible to predict parts demand while improving the performance of electric doors.

도1은 종래의 출입문 고장예측 장치를 도시한 블럭도이다.
도2는 본 발명에 따른 상태진단시스템의 설치상태도이다.
도3은 본 발명의 상태진단시스템을 도시한 블럭도이다.
도4는 본 발명에 따른 수명주기의 예지방법을 도시한 순서도이다.
Figure 1 is a block diagram showing a conventional door failure prediction device.
Figure 2 is a diagram showing the installation state of the condition diagnosis system according to the present invention.
Figure 3 is a block diagram showing the condition diagnosis system of the present invention.
Figure 4 is a flowchart showing a life cycle prediction method according to the present invention.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on the attached drawings.

도2는 본 발명에 따른 상태진단시스템의 설치상태도이고, 도3은 본 발명의 상태진단시스템을 도시한 블럭도이며, 도4는 본 발명에 따른 수명주기의 예지방법을 도시한 순서도이다.Figure 2 is an installation state diagram of the condition diagnosis system according to the present invention, Figure 3 is a block diagram showing the condition diagnosis system of the present invention, and Figure 4 is a flow chart showing the life cycle prediction method according to the present invention.

발명에 따른 상태진단시스템(1)은, 전동차(500)의 출입문 제어를 위한 DCU와 연결되어 전류 또는 전압신호로 이루어진 전기신호 데이터를 수집하는 데이터수집부(100), 수집된 데이터를 전처리하는 데이터전처리부(200), 전처리된 데이터를 분석하는 데이터분석부(300), 분석된 데이터를 통하여 수명주기를 설정하는 수명주기설정부(400)를 포함하는 구성으로 이루어진다.The condition diagnosis system (1) according to the invention includes a data collection unit (100) that is connected to the DCU for controlling the doors of the electric train (500) and collects electrical signal data consisting of current or voltage signals, and data that preprocesses the collected data. It consists of a preprocessing unit 200, a data analysis unit 300 that analyzes the preprocessed data, and a life cycle setting unit 400 that sets the life cycle through the analyzed data.

이때, 상기 전동차(500)에 출입문을 구동하기 위한 다양한 기계장치의 조합으로 이루어지며, 구동모터에 전기신호의 공급시 구동모터에 연결되는 볼트가 회전하며, 상기 볼트의 회전시 출입문등에 연결되는 너트가 볼트에 볼베어링을 매개체로 연결될 때 구동모터에 의해 볼트가 회전시 너트를 볼트의 길이방향으로 이동하면서 출입문을 개폐토록 한다.At this time, it is made up of a combination of various mechanical devices to drive the door to the electric train 500, and when an electric signal is supplied to the drive motor, the bolt connected to the drive motor rotates, and when the bolt rotates, the nut connected to the door, etc. When a ball bearing is connected to the bolt as a medium, the nut is moved in the longitudinal direction of the bolt when the bolt is rotated by the drive motor to open and close the door.

즉, 본 발명의 데이터수집부(100)는, 구동모터에 연결되어 구동모터에 전달되는 동작신호의 입력 및 출력부를 일정주기로 일정횟수 이상 측정하여 데이화 하도록 설치되고, 전동차(500)의 구동모터에 입력의 전압신호를 제어하는 PWM및 출력의 전류신호를 제어하는 DCU에 연결된다.That is, the data collection unit 100 of the present invention is connected to the drive motor and is installed to measure the input and output of the operation signal transmitted to the drive motor at a certain period of time more than a certain number of times and convert it into data, and the drive motor of the electric train 500 It is connected to the PWM, which controls the input voltage signal, and the DCU, which controls the output current signal.

이때, 상기 데이터수집부(100)는 데이터를 선택적으로 수집토록 데이터필터링부(150)가 연결되고, 상기 데이터수집부(100)는 네트워크(180)를 통하여 서버(190)에 연결되거나 정비작업시 작업자에 의해 직접 수집되어 서버(190)에 직접 입력토록 설치되어도 좋으며, 상기 데이터수집부(100)에는 데이터저장부(130)가 더 연결된다.At this time, the data collection unit 100 is connected to a data filtering unit 150 to selectively collect data, and the data collection unit 100 is connected to the server 190 through the network 180 or during maintenance work. It may be installed to be directly collected by an operator and input directly into the server 190, and a data storage unit 130 is further connected to the data collection unit 100.

더하여, 상기 데이터수집부(100)는, DCU에 연결되는 오실로스코프등의 수집수단(미도시)을 통하여 출입문의 개폐에 따른 전류 또는 전압에 대한 데이터값을 수집토록 한다.In addition, the data collection unit 100 collects data on current or voltage according to the opening and closing of the door through a collection means (not shown) such as an oscilloscope connected to the DCU.

그리고, 상기 데이터수집부(100)는 수집된 데이터를 전처리하는 데이터전처리부(200)가 연결된다.In addition, the data collection unit 100 is connected to a data preprocessing unit 200 that preprocesses the collected data.

이때, 상기 데이터전처리부(200)는, 측정된 데이터의 이상치(Outlier)를 제거하면서 분석의 정확도를 높이기 위한 데이터 특징을 추출토록 설치된다.At this time, the data pre-processing unit 200 is installed to remove outliers in the measured data and extract data features to increase the accuracy of analysis.

더하여, 상기 데이터전처리부(200)에는 수집된 데이터를 활용 사용연한에 따른 상태를 진단하는 데이터분석부(300) 및 분석된 데이터에 의해 수명주기를 설정하는 수명주기설정부(400)로서 이루어진다.In addition, the data pre-processing unit 200 includes a data analysis unit 300 that uses the collected data to diagnose the condition according to the period of use, and a life cycle setting unit 400 that sets the life cycle based on the analyzed data.

이때, 상기 데이터분석부(300)는, 데이터 분석 및 분류작업을 위한 알고리즘(머신러닝, 딥러닝)을 설정토록 설치된다.At this time, the data analysis unit 300 is installed to set algorithms (machine learning, deep learning) for data analysis and classification tasks.

그리고, 상기 수명주기설정부(400)는, 데이터분석을 시각화 한 후 프로그램에 의해 미리 입력된 사용시간별 시각화와 비교하여 상태를 진단하고, 이를 통하여 수명주기를 설정토록 설치된다.In addition, the life cycle setting unit 400 is installed to diagnose the status by visualizing the data analysis and comparing it with the visualization for each usage time pre-entered by the program, and to set the life cycle through this.

즉, 분석된 데이터의 경향은 미리 정해진 수명주기별 경향데이터와 비교한 후 수명주기 및 상태진단을 수행토록 설치된다.In other words, the trend of the analyzed data is compared with the predetermined trend data for each life cycle and is then installed to perform life cycle and condition diagnosis.

또한, 상기 데이터수집부(100)는, 전기식 출입문의 동작전류 데이터중 가속구간, 등속구간, 감속구간에 해당하는 동작전류만을 포집토록 설치된다.In addition, the data collection unit 100 is installed to collect only the operating current corresponding to the acceleration section, constant speed section, and deceleration section among the operating current data of the electric door.

더하여, 상기 데이터전처리부(200)는, 수집된 데이터중 특정 데이터만을 정규화 한 후 주성분을 선정하도록 설치된다.In addition, the data pre-processing unit 200 is installed to normalize only specific data among the collected data and then select the main component.

그리고, 상기 데이터분석부(300)는, 선정된 주성분을 마할라노비스 거리를 적용하여 데이터의 경향을 분석토록 설치된다.In addition, the data analysis unit 300 is installed to analyze the trend of data by applying the Mahalanobis distance to the selected principal components.

또한, 상기 수명주기설정부(400)는, 분석된 데이터의 경향을 미리 정해진 교환주기별 경향데이터와 비교한 후 수명주기를 출력토록 설치된다.In addition, the life cycle setting unit 400 is installed to output the life cycle after comparing the trend of the analyzed data with the trend data for each predetermined exchange cycle.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 동작을 설명한다.The operation of the present invention configured as described above will be described.

도2 내지 도4에서 도시한 바와같이, 일반적인 전동차 전기식 출입문의 경우 장기사용 및 노후화로 고장및 유지보수 건수가 급증하지만 수명주기에 따른 상태진단 및 내구연한에 따른 교환주기의 설정이 힘들게 되었으나 본 발명에서는 전기식 출입문의 개폐에 따른 전류 데이터를 수집한 후 이를 통하여 노후화별 상태진단 및 적정한 수명주기를 알 수 있게 된다.As shown in Figures 2 to 4, in the case of general electric train electric entrance doors, the number of breakdowns and maintenance cases rapidly increases due to long-term use and aging, but it has become difficult to diagnose the condition according to the life cycle and set a replacement cycle according to the service life, but the present invention After collecting current data according to the opening and closing of the electric door, it is possible to diagnose the aging condition and determine the appropriate life cycle.

그리고, 본 발명은 상태진단을 통하여 출입문의 연식을 알 수 있음은 물론 잔여 수명을 알 수 있도록 된다.In addition, the present invention allows not only the age of the door to be known through condition diagnosis, but also the remaining lifespan to be known.

더하여, 본 발명의 출입문의 동작시 취득되는 전류신호를 활용하여 시계열 데이터 특징을 추출하고, 추출된 데이터가 동일한 정도의 스케일로 반영토록 이상치에 덜 민감한 Z-Score 정규화 및 PCA 분석을 수행하며, 다변량 데이터의 위치정보를 마할라노비스 거리를 적용하여 전체적인 분포와 상대적인 거리로 표현하도록 하여 각 수명주기별 상태진단 및 내구연한을 알 수 있게 된다. In addition, time series data features are extracted using the current signal acquired during the operation of the door of the present invention, Z-Score normalization and PCA analysis that are less sensitive to outliers are performed so that the extracted data is reflected at the same scale, and multivariate By applying the Mahalanobis distance to the location information of the data to express it as a relative distance to the overall distribution, it is possible to diagnose the condition of each life cycle and know the durability period.

즉, 본 발명의 출입문은 DCU의 전기적인 신호에 의해 개폐토록 되고, 출입문의 개폐시 이를 오실로스코프등의 센싱장치에 의해 데이터신호를 측정하면 출입문을 구동하기 위한 다양한 기계장치(볼트,너트, 볼베어링)의 마모도에 따라 수집되는 데이터에 차이가 있다는 것을 알게 되었다.In other words, the door of the present invention is opened and closed by an electrical signal from the DCU, and when the door is opened and closed, a data signal is measured by a sensing device such as an oscilloscope, and various mechanical devices (bolts, nuts, ball bearings) to drive the door are used. It was found that there was a difference in the data collected depending on the degree of wear.

그리고, 본 발명은 DCU의 데이터를 모두 사용하는 것이 아닌 개폐동작시 아래의 표1과 같이 전류의 변화를 수반하는 열림 또는 닫힘 초기의 출입문 동작을 위한 ①가속구간, 가속구간 후 일정 등 속도로 동작하는 ②등속구간, 열림 또는 담힘 완료전에 기계장치의 충격 및 승객보호를 위해 쿠션기능을 수행하는 ③감속구간의 데이터를 선택적으로 활용하는 필터링 단계를 수행한다.In addition, the present invention does not use all the data of the DCU, but operates at a constant speed after the ① acceleration section and acceleration section for the door operation at the beginning of opening or closing accompanied by a change in current as shown in Table 1 below during the opening and closing operation. A filtering step is performed to selectively utilize data from the ② constant speed section, which performs a cushioning function to protect the passengers and the impact of the mechanical device before opening or immersion is completed.

[표1] [Table 1]

이때, [표2]와 같이 상기 구간의 그래프가 각 수명주기별로 차이가 있다는 것을 개폐에 따른 각 구간 및 수명주기별 데이터 수집을 통하여 확인하였으며, 각 수명주기별 데이터를 복수의 출입문에서 각각 추출하여 저장한다.At this time, as shown in [Table 2], it was confirmed through collecting data for each section and life cycle according to opening and closing that the graph of the above section differs for each life cycle, and data for each life cycle was extracted from a plurality of doors. Save.

[표2][Table 2]

더하여, 본 발명은 출입문의 데이터 확보시 복수의 신조차량에서 데이터를 확보하도록 하면서 각 수명주기별로 복수의 출입문에서 데이터를 확보토록 한다.In addition, the present invention secures data from a plurality of new vehicles when securing door data and secures data from a plurality of doors for each life cycle.

계속하여, 수집된 데이터를 각 데이터별 특징이 잘 나타나도록 수식등을 이용하여 데이터 가공 및변환시키는 특징추출 단계를 수행한다.Continuing, a feature extraction step is performed to process and transform the collected data using formulas so that the characteristics of each data are clearly displayed.

이때, 상기 특징추출방법은 출입문을 제어하는 DCU 전류데이터를 이용하여 Peak, Mean, Root mean square, Root, Standard deviation 등의 시계열 데이터 특징을 추출한다.At this time, the feature extraction method extracts time series data features such as Peak, Mean, Root mean square, Root, and Standard deviation using DCU current data that controls the door.

그리고, 상기와 같은 데이터는 각 특징의 결과값에 대한 차이가 커 특징이 동일한 정도의 스케일로 반영되도록 정규화를 수행한다.In addition, data such as the above are normalized so that the differences in the result values of each feature are large, so that the features are reflected on the same scale.

이때, 상기 정규화는, 이상치에 덜 민감한 Z-core정규화를 수행하였다.At this time, the normalization was performed using Z-core normalization, which is less sensitive to outliers.

더하여, 상기와 같은 특징추출시 특징의 갯수가 증가하여 데이터 밀도가 분산되는 문제를 해소토록 원데이터의 분산을 유지하는 주성분을 5개 이하로 이용하여 전체분산이 약 95%가 되도록 한다 In addition, in order to solve the problem of data density being distributed due to an increase in the number of features when extracting features as described above, five or less main components that maintain the variance of the raw data are used so that the total variance is about 95%.

이상과 같이 추출된 시계열 데이터를 활용 시계열 데이터 특징을 도출하고, 각 출입문의 사용수명 및 상태에 따라 추출되는 데이터를 전체적인 분포와 상대거리로 표현하여 수명주기 및 상태진단이 가능토록 마할라노비스 거리를 적용한다.Using the time series data extracted as above, time series data characteristics are derived, and the data extracted according to the service life and condition of each door is expressed as an overall distribution and relative distance, and the Mahalanobis distance is calculated to enable life cycle and condition diagnosis. Apply.

이때, [표3]와 같이 마할라노비스 거리의 박스플롯을 이용하여 최소값 미만, 최대값을 초과하는 이상치를 제거한다.At this time, outliers below the minimum and above the maximum are removed using a boxplot of the Mahalanobis distance, as shown in [Table 3].

[표3][Table 3]

계속하여, [표4]와 같이 신품 및 사용주기에 따른 출입문의 데이터를 이용하여 주성분 분석을 수행하고, 전체분산을 95% 이상 설명할 수 있도록 주성분 개수 및 Eigen vector 추출하고, 수집된 데이터를 투영한다.Continuing, as shown in [Table 4], principal component analysis was performed using door data according to new product and usage cycle, the number of principal components and Eigen vector were extracted to explain more than 95% of the total variance, and the collected data was projected. do.

[표4][Table 4]

그리고, [표5]와 같이 Eigen vector에 투영된 출입문의 데이터를 이용하여 공분산행렬과 평균을 계산하고, 이를 통하여 노후화별 데이터의 마할라노비스거리를 계산한다.And, as shown in [Table 5], the covariance matrix and average are calculated using the door data projected onto the Eigen vector, and the Mahalanobis distance of the data for each aging is calculated through this.

[표5][Table 5]

이상과 같이 본 발명은 현재사용되는 출입문의 데이터값을 상기와 같은 방법으로 입력하면 서버에 미리저장된 각 수명주기 및 수명주기별 상태의 데이터값과 비교하여 수명수기 및 수명주기별 상태진단이 가능토록 된다.As described above, the present invention allows for diagnosis of life cycle and life cycle status by inputting the data value of the currently used door in the same manner as above by comparing it with the data value of each life cycle and state for each life cycle pre-stored in the server. do.

이때, 상기 출입문의 수명주기는, 운영환경, 유지보수 조건등을 고려하여 설정토록 하고, 마할라노비스거리를 시각화 하여 수명주기가 도래하면 경고신호를 발송토록 하며, 상기 수명주기 및 사용상태는 노말, 경고, 알람으로 구별하고, 알람시 관리자에게 알리도록 한다.At this time, the life cycle of the door is set considering the operating environment, maintenance conditions, etc., and the Mahalanobis distance is visualized to send a warning signal when the life cycle arrives. The life cycle and use state are normal. , warning, and alarm, and notify the administrator in case of an alarm.

본 발명의 데이터의 수집은, DCU제어신호를 통한 전류신호 및 PWM제어신호에 따른 전압신호를 상대 포집하여 오차를 최소화 하도록 한다.The data collection of the present invention minimizes errors by relatively collecting the current signal through the DCU control signal and the voltage signal according to the PWM control signal.

즉, 본 발명의 DCU제어신호의 전류값은 기계장치의 상태에 상관없이 각 조건에 따라 정해진 신호값이 전달되는 것으로 본 발명에서는 PWM제어신호에 의해 전압값을 측정하여 기계장치의 이상을 판단하고, 이때의 데이터 값은 반영하지 않고 유지보수등을 위한 신호를 생성토록 한다.In other words, the current value of the DCU control signal of the present invention is transmitted as a signal value determined according to each condition regardless of the state of the mechanical device. In the present invention, the voltage value is measured using the PWM control signal to determine abnormalities in the mechanical device. , the data value at this time is not reflected and a signal for maintenance, etc. is generated.

계속하여, 본 발명의 데이터는, dcu에 연결되는 무선통신유닛에 의해 서버에 실시간으로 전달되거나 정비를 위하여 입고되는 차량에서 측정되는 데이터중 어느 하나 이상이 사용되며, 원격지 또는 현장에서 데이터의 추출이 가능토록 된다.Continuing, the data of the present invention is transmitted in real time to the server by a wireless communication unit connected to the DCU or is used as one or more of the data measured from the vehicle received for maintenance, and the data can be extracted at a remote location or on-site. It becomes possible.

100...데이터수집부
200...데이터전처리부
300...데이터분석부
400...수명주기설정부
100...Data Collection Department
200...Data pre-processing unit
300...Data Analysis Department
400...Life cycle setting department

Claims (8)

구동모터에 전달되는 전기신호 데이터를 수집하며,
수집된 데이터를 시계열화 하고, 시계열 데이터중 특정 데이터만을 정규화 한 후 주성분으로 선정하고,
선정된 주성분을 마할라노비스 거리를 적용하여 데이터의 경향을 분석하며,
분석된 데이터의 경향을 미리 정해진 수명주기별 경향데이터와 비교한 후 교환 수명주기를 설정토록 하는 구동모터의 상태진단을 통한 수명주기 예지방법.
Collects electrical signal data transmitted to the drive motor,
The collected data is converted into time series, and only specific data among the time series data are normalized and selected as main components.
Analyze data trends by applying Mahalanobis distance to the selected principal components.
A life cycle prediction method through condition diagnosis of the drive motor that compares the trend of the analyzed data with the predetermined trend data for each life cycle and then sets the replacement life cycle.
제1항에 있어서, 상기 전기신호의 데이터는, 구동모터에 공급되는 입력전압과 구동모터의 동작시 발생되는 출력전류를 각각 측정하는 전기신호의 데이터이며,
상기 데이터의 포집은, DCU제어신호를 통한 전류신호 및 PWM제어신호에 따른 전압신호를 상대 포집하여 오차를 최소화 하도록 하는 것을 특징으로 하는 구동모터의 상태진단을 통한 수명주기 예지방법.
The method of claim 1, wherein the electrical signal data is electrical signal data that measures the input voltage supplied to the driving motor and the output current generated during operation of the driving motor, respectively,
A life cycle prediction method through condition diagnosis of a drive motor, characterized in that the collection of the data minimizes errors by relatively collecting the current signal through the DCU control signal and the voltage signal according to the PWM control signal.
제1항에 있어서, 상기 데이터 정규화는, 수집된 데이터의 특징을 시계열화 하여 나타나도록 Z-score 정규화 및 PCA분석을 수행하는 것을 특징으로 하는 구동모터의 상태진단을 통한 수명주기 예지방법.The life cycle prediction method according to claim 1, wherein the data normalization involves performing Z-score normalization and PCA analysis to display the characteristics of the collected data in time series. 제1항에 있어서, 상기 수명주기는, 신품 및 각 내구연한별 출입문에 의해 측정된 데이터에 의해 산출되는 수명주기별 데이터와 비교되어 산출되는 것을 특징으로 하는 구동모터의 상태진단을 통한 수명주기 예지방법.The life cycle prediction method according to claim 1, wherein the life cycle is calculated by comparing it with data for each life cycle calculated from data measured by new products and doors for each service life. method. 제1항에 있어서, 상기 데이터는, DCU에 연결되는 무선통신유닛에 의해 서버에 네트워크를 통하여 실시간으로 전달되거나 정비를 위하여 입고되는 차량에서 측정되는 데이터중 어느 하나 이상이 사용되는 것을 특징으로 하는 구동모터의 상태진단을 통한 수명주기 예지방법.The driving method of claim 1, wherein the data is transmitted in real time to a server via a network by a wireless communication unit connected to the DCU or is used as one or more of data measured from a vehicle received for maintenance. Life cycle prediction method through motor condition diagnosis. 제1항에 있어서, 상기 전기신호는, 전기식 출입문의 동작전류 데이터중 가속구간, 등속구간, 감속구간에 해당하는 동작전류 또는 동작전압만을 포집하도록 하는 것을 특징으로 하는 구동모터의 상태진단을 통한 수명주기 예지방법.The lifespan of the drive motor according to claim 1, wherein the electrical signal collects only the operating current or operating voltage corresponding to the acceleration section, constant speed section, and deceleration section among the operating current data of the electric door. Cycle prediction method. 제3항에 있어서, 상기 시계열화는, Peak, Mean, RMSE, Root, ST로 이루어진 5개의 주성분을 이용하여 시계열 하는 것을 특징으로 하는 구동모터의 상태진단을 통한 수명주기 예지방법.The life cycle prediction method according to claim 3, wherein the time series is performed using five main components consisting of Peak, Mean, RMSE, Root, and ST. 제1항에 있어서, 상기 수명시기 출력은, 장치의 상태를 노말, 경고, 알람으로 구별하고, 알람시 관리자에게 알리도록 하는 것을 특징으로 하는 구동모터의 상태진단을 통한 수명주기 예지방법.The life cycle prediction method according to claim 1, wherein the life cycle output distinguishes the state of the device into normal, warning, and alarm, and notifies the manager in case of an alarm.
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