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KR20230021909A - System and method for anomaly detection of crane equipment using artificial intelligence - Google Patents

System and method for anomaly detection of crane equipment using artificial intelligence Download PDF

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Publication number
KR20230021909A
KR20230021909A KR1020210103872A KR20210103872A KR20230021909A KR 20230021909 A KR20230021909 A KR 20230021909A KR 1020210103872 A KR1020210103872 A KR 1020210103872A KR 20210103872 A KR20210103872 A KR 20210103872A KR 20230021909 A KR20230021909 A KR 20230021909A
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KR
South Korea
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crane equipment
vibration
present
difference value
abnormal
Prior art date
Application number
KR1020210103872A
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Korean (ko)
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KR102594253B1 (en
Inventor
장성욱
Original Assignee
동의대학교 산학협력단
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 동의대학교 산학협력단 filed Critical 동의대학교 산학협력단
Priority to KR1020210103872A priority Critical patent/KR102594253B1/en
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Abstract

Disclosed are a system and method for detecting abnormality of crane equipment using artificial intelligence (AI). According to the present invention, as a system for detecting abnormalities in crane equipment that generates vibration signals according to operation, a system for detecting abnormality of crane equipment using AI may comprise: a sensor for detecting the vibration signal; and a computing device which learns pre-input normal vibration data and abnormal vibration data, and detects an abnormal state of the crane equipment based on the learned result value and the vibration signal.

Description

인공지능을 활용한 크레인 장비의 이상 감지 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR ANOMALY DETECTION OF CRANE EQUIPMENT USING ARTIFICIAL INTELLIGENCE}Anomaly detection system and method of crane equipment using artificial intelligence {SYSTEM AND METHOD FOR ANOMALY DETECTION OF CRANE EQUIPMENT USING ARTIFICIAL INTELLIGENCE}

본 발명은 인공지능을 활용한 크레인 장비의 이상 감지 시스템 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 크레인 장비에서 발생하는 진동을 학습하고, 이를 기초로 크레인 장비의 이상을 감지할 수 있는 시스템 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a system and method for detecting abnormalities in crane equipment using artificial intelligence. More specifically, it relates to a system and method capable of learning vibrations occurring in crane equipment and detecting abnormality of crane equipment based on this.

종래의 중장비 이상 감지 방법은 비즈니스 룰 기반으로 수집된 진동신호에 대해 전문가의 경험과 공학적 지식을 바탕으로 진동신호를 처리하고 특정 임계값을 설정하는 방식을 통해 구축되어 왔다. 그러나 설비의 상태를 나타내는 인자들은 그 종류가 매우 다양하고 설비담당자가 관리하는 설비의 대수가 많아 설비의 특성을 고려한 적합한 임계값을 설정하는 데에는 큰 어려움이 있으며 방대한 자료의 해석을 위해 신호처리 및 공학적인 배경 지식이 필수적이어서 비전문가는 어떤 결함이 발생하였는지 파악하기 어렵다.Conventional methods for detecting abnormalities in heavy equipment have been built through a method of processing vibration signals based on expert experience and engineering knowledge and setting a specific threshold for vibration signals collected based on business rules. However, there are many types of factors that indicate the state of facilities, and there are many facilities managed by facility managers, so it is difficult to set an appropriate threshold value considering the characteristics of facilities. Since specific background knowledge is essential, it is difficult for non-experts to determine what kind of defect has occurred.

또한 종래의 임계값을 통한 알람 방식은 외부의 충격으로 인해 일시적으로 임계값을 넘어선 신호와 결함으로 인한 신호를 구분하기 어려워 실제로 장비에 결함이 발생하지 않았음에도 외부의 충격 등으로 경고가 울려 설비의 가동을 중단하고 정비를 해야 하는 등의 경제적 손실을 야기할 수 있었다.In addition, the conventional alarm method through the threshold value is difficult to distinguish between a signal that temporarily exceeds the threshold value due to an external shock and a signal caused by a defect, and a warning sounds due to an external shock even though there is no actual defect in the equipment, resulting in damage to the facility. It could cause economic loss such as downtime and maintenance.

따라서, 진동 신호와 연계된 알람은 특정 임계값에 대한 초과 여부를 판단하는 것만으로는 정확한 감시 성능을 제공하기 어렵고, 중장비의 고장을 극복하기 위한 정확한 대처 방안을 제안하는 것이 중요하다. 현재 국내의 경우 진동모니터링 시스템은 일부 구현된바 있으나, 진동 신호를 학습하고 이에 따른 이상 상태를 감지할 뿐만 아니라 이를 분류하여 알맞은 대처 방안을 제안할 수 있는 시스템 및 방법에 대하여는 그 개발이 미비한 실정이다. Therefore, it is difficult to provide accurate monitoring performance only by determining whether an alarm associated with a vibration signal exceeds a specific threshold, and it is important to propose an accurate countermeasure to overcome a failure of heavy equipment. Currently, a vibration monitoring system has been partially implemented in Korea, but the development of a system and method capable of learning vibration signals and detecting abnormal conditions according to them as well as classifying them and suggesting appropriate countermeasures is insufficient. .

KR102138279B1 (발명의 명칭: 딥러닝 기반의 시계열 분석을 이용한 회전설비 진동 상태 감시 장치 및 방법)KR102138279B1 (Title of invention: Apparatus and method for monitoring vibration condition of rotating equipment using deep learning-based time series analysis)

본 발명의 목적은 크레인 장비에서 발생하는 진동을 감지하고, 이를 학습하여 크레인 장비의 이상 상태를 자동으로 감지하기 하기 위한 것이다. An object of the present invention is to automatically detect abnormal conditions of crane equipment by detecting vibrations generated in crane equipment and learning them.

또한, 본 발명의 목적은 이상 상태로 감지된 경우, 진동 신호를 자동으로 분류하여 이에 따른 대처 방안을 사용자에게 안내하기 위한 것이다. In addition, an object of the present invention is to automatically classify a vibration signal when an abnormal state is detected and guide a user to a corresponding countermeasure.

상술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 동작에 따른 진동 시그널을 발생하는 크레인 장비의 이상을 감지하기 위한 시스템에 있어서, 상기 진동 시그널을 감지하는 센서 및 미리 입력된 정상 진동 데이터 및 비정상 진동 데이터를 학습하고, 학습된 결과값 및 상기 진동 시그널을 기초로 상기 크레인 장비의 이상 상태를 감지하는 컴퓨팅 장치를 포함할 수 있다. In order to solve the above problems, the present invention is a system for detecting abnormality of crane equipment that generates a vibration signal according to the operation, a sensor for detecting the vibration signal and pre-input normal vibration data and abnormal vibration data It may include a computing device that learns and detects an abnormal state of the crane equipment based on the learned result value and the vibration signal.

또한, 상기 컴퓨팅 장치는 상기 이상 상태를 복수의 모드(mode)로 분류하고, 상기 복수의 모드는 상기 이상 상태에 따른 대처 방법이 동일한지를 기준으로 미리 정해질 수 있다. In addition, the computing device may classify the abnormal state into a plurality of modes, and the plurality of modes may be determined in advance based on whether coping methods according to the abnormal state are the same.

또한, 상기 컴퓨팅 장치는 상기 정상 진동 데이터 및 비정상 진동 데이터에 FFT(Fast Fourier Transform)를 적용하고, 상기 FFT가 적용된 정상 진동 데이터 및 비정상 진동 데이터에 제1 차이값을 도출하며, 상기 제1 차이값을 학습할 수 있다. In addition, the computing device applies a Fast Fourier Transform (FFT) to the steady vibration data and the abnormal vibration data, derives a first difference value to the steady vibration data and the abnormal vibration data to which the FFT is applied, and the first difference value can learn

또한, 상기 컴퓨팅 장치는 상기 진동 시그널에 대하여 제1 기간 동안의 제1 진동 시그널, 및 제2 기간 동안의 제2 진동 시그널을 추출하고, 상기 컴퓨팅 장치는 상기 제1 진동 시그널 및 상기 제2 진동 시그널에 FFT를 적용하고, 상기 FFT가 적용된 제1 진동 시그널 및 제2 진동 시그널의 제2 차이값을 도출하며, 상기 제2 차이값과 상기 제1 차이값의 유사도를 기초로 상기 크레인 장비의 이상 상태를 감지할 수 있다. In addition, the computing device extracts a first vibration signal for a first period and a second vibration signal for a second period with respect to the vibration signal, and the computing device extracts the first vibration signal and the second vibration signal. FFT is applied to, and a second difference value between the first vibration signal and the second vibration signal to which the FFT is applied is derived, and the ideal state of the crane equipment is based on the similarity between the second difference value and the first difference value. can detect

또한, 상기 컴퓨팅 장치는 상기 크레인 장비의 이상 상태를 감지한 경우, 상기 제2 차이값에 대하여 K-중심 군집화 과정을 수행하고, 상기 K-중심 군집화 과정을 기초로 최종적으로 2개의 클러스터를 생성하며, 상기 2개의 클러스터를 기초로 상기 유사도를 도출할 수 있다. In addition, when the computing device detects an abnormal state of the crane equipment, performs a K-center clustering process on the second difference value, and finally generates two clusters based on the K-center clustering process, , the similarity can be derived based on the two clusters.

또한, 상술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 정상 상태의 크레인 장비에서 발생되는 정상 진동 데이터 및 비정상 상태의 크레인 장비에서 발생되는 비정상 진동 데이터를 학습하는 단계, 대상 크레인 장비에서 발생되는 진동 시그널을 수신하는 단계 및 학습된 결과값 및 상기 진동 시그널을 기초로 상기 대상 크레인 장비의 이상 상태를 감지하는 단계를 포함하되, 상기 학습하는 단계는 상기 정상 진동 데이터 및 비정상 진동 데이터에 FFT(Fast Fourier Transform)를 적용하는 단계, 상기 FFT가 적용된 정상 진동 데이터 및 비정상 진동 데이터에 제1 차이값을 도출하는 단계 및 상기 제1 차이값을 학습하는 단계를 포함할 수 있다. In addition, in order to solve the above problems, the present invention is a step of learning the normal vibration data generated from the crane equipment in a normal state and the abnormal vibration data generated from the crane equipment in an abnormal state, the vibration signal generated from the target crane equipment Receiving and detecting an abnormal state of the target crane equipment based on the learned result value and the vibration signal, wherein the learning step is performed using FFT (Fast Fourier Transform) on the normal vibration data and the abnormal vibration data. , deriving a first difference value to the steady vibration data and abnormal vibration data to which the FFT is applied, and learning the first difference value.

또한, 상술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 명령어들을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체로서, 상기 명령어들은 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 프로세서로 하여금 상술한 방법을 수행하게 하는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체일 수 있다. In addition, in order to solve the above problems, the present invention is a non-transitory computer readable medium storing instructions, wherein the instructions, when executed by a processor, cause the processor to perform the above-described method, a non-transitory computer readable medium It can be a possible medium.

본 발명은 FFT(Fast Fourier Transform)를 적용한 진동 데이터의 차이를 학습하여, 보다 적은 리소스만으로 보다 빠른 학습이 가능한 효과를 가진다. The present invention learns the difference of vibration data to which FFT (Fast Fourier Transform) is applied, and has an effect of enabling faster learning with less resources.

또한, 본 발명은 정상 진동 데이터와 비정상 진동 데이터의 차이값을 기초로 크레인 장비의 이상 상태를 감지함으로써, 보다 적은 리소스만으로 보다 빠른 이상 상태의 진단이 가능한 효과를 가진다. In addition, the present invention detects the abnormal state of the crane equipment based on the difference between the normal vibration data and the abnormal vibration data, so that the abnormal state can be diagnosed more quickly with less resources.

또한, 본 발명은 인공지능을 통하여 크레인 장비에서 발생할 수 있는 이상 상태를 감지함으로써, 자동으로 크레인의 고장을 즉각적으로 감지하고, 이를 통하여 사용자 안전을 도모하고 대형 사고를 예방할 수 있는 효과를 가진다. In addition, the present invention detects abnormal conditions that may occur in crane equipment through artificial intelligence, thereby automatically and immediately detects the failure of the crane, thereby promoting user safety and preventing large-scale accidents.

또한, 본 발명은 이상 상태의 유형을 자동으로 분류하고 그에 따른 알맞은 대처 방안을 사용자에게 안내함으로써, 긴급 대처로 신속하게 대응할 수 있어 대형 사고를 사전에 방지할 수 있는 효과를 가진다. In addition, the present invention automatically classifies the type of abnormal condition and guides the user to an appropriate countermeasure accordingly, so that an emergency response can be quickly responded and a large-scale accident can be prevented in advance.

또한, 본 발명은 특유의 코팅층을 포함하는 센서를 제안함으로써 외부 오염물질 또는 염분으로부터 센서를 보호하여, 정확한 진동 데이터를 생성할 수 있는 효과를 가진다. In addition, the present invention has an effect of generating accurate vibration data by protecting the sensor from external contaminants or salt by proposing a sensor including a unique coating layer.

또한, 본 발명은 특유의 보정 상수를 활용한 이상 상태 감지 및 분류 알고리즘을 제안함으로써, 보다 정확한 이상 상태의 감지 및 분류가 가능한 효과를 가진다. In addition, the present invention has an effect of enabling more accurate detection and classification of an abnormal state by proposing an abnormal state detection and classification algorithm using a specific correction constant.

본 발명에 따라 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 보호부의 외부면으로부터 본 명세서가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects obtainable according to the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned are clearly understood by those skilled in the art from the outer surface of the protection unit below. It could be.

도 1은 본 발명에 따른 인공지능을 활용한 크레인 장비의 이상 감지 시스템을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 컴퓨팅 장치를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 메모리에 포함된 기능적 구성을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 K-중심 군집화 과정 수행 모듈을 적용한 그래프를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 모드별 유클리드 거리값을 비교한 예시이다.
도 6 내지 도 9는 본 발명에 따른 이상 상태 감지 과정을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 10은 본 발명에 따른 센서의 구성을 개략적으로 도시한 것이다.
도 11 및 도 12는 본 발명에 따른 인공지능을 활용한 크레인 장비의 이상 감지 방법을 나타낸 것이다.
본 명세서에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 명세서에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 명세서의 기술적 특징을 설명한다.
1 shows an anomaly detection system for crane equipment using artificial intelligence according to the present invention.
2 illustrates a computing device in accordance with the present invention.
3 shows a functional configuration included in a memory according to the present invention.
4 shows a graph to which the K-center clustering process performance module according to the present invention is applied.
5 is an example of comparing Euclidean distance values for each mode according to the present invention.
6 to 9 schematically show an abnormal state detection process according to the present invention.
10 schematically illustrates the configuration of a sensor according to the present invention.
11 and 12 show a method for detecting abnormalities in crane equipment using artificial intelligence according to the present invention.
The accompanying drawings, which are included as part of the detailed description to aid understanding of the present specification, provide examples of the present specification and describe technical features of the present specification together with the detailed description.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. Hereinafter, the embodiments disclosed in this specification will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the same or similar elements are given the same reference numerals regardless of reference numerals, and redundant description thereof will be omitted.

또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. In addition, in describing the embodiments disclosed in this specification, if it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the gist of the embodiment disclosed in this specification, the detailed description thereof will be omitted.

또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. In addition, the accompanying drawings are only for easy understanding of the embodiments disclosed in this specification, the technical idea disclosed in this specification is not limited by the accompanying drawings, and all changes included in the spirit and technical scope of the present invention , it should be understood to include equivalents or substitutes.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms including ordinal numbers, such as first and second, may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. These terms are only used for the purpose of distinguishing one component from another.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 보호부의 외부면된 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.In this application, terms such as "comprise" or "having" are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof external to the protection unit in the specification, but one or It should be understood that it does not preclude the possibility of the presence or addition of other features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof beyond that.

이하, 상술한 내용들을 바탕으로 본 명세서의 바람직한 일 실시예에 따른, 인공지능을 활용한 크레인 장비의 이상 감지 시스템에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, based on the above description, a detailed description of an anomaly detection system of a crane equipment using artificial intelligence according to a preferred embodiment of the present specification is as follows.

이하, 본 발명에서 사용되는 진동 시그널과 진동 데이터는 동일한 개념(진동에 따른 전자 신호)을 편의상 다르게 부르는 용어로서 사용될 수 있다. Hereinafter, the vibration signal and vibration data used in the present invention may be used as different terms for the same concept (electronic signal according to vibration) for convenience.

도 1은 본 발명에 따른 인공지능을 활용한 크레인 장비의 이상 감지 시스템을 나타낸 것이다. 1 shows an anomaly detection system for crane equipment using artificial intelligence according to the present invention.

도 1에 따르면, 본 발명에 따른 인공지능을 활용한 크레인 장비(1)의 이상 감지 시스템은 크레인 장비(1)의 진동 시그널을 감지하는 센서(10) 및 진동 시그널을 기초로 크레인 장비(1)의 이상 상태를 감지하는 컴퓨팅 장치(100)를 포함할 수 있다. According to FIG. 1, the abnormal detection system of the crane equipment 1 using artificial intelligence according to the present invention includes a sensor 10 for detecting a vibration signal of the crane equipment 1 and a crane equipment 1 based on the vibration signal. It may include the computing device 100 that detects an abnormal state of .

본 발명에 따른 센서(10)는 크레인 장비(1)에 설치될 수 있다. 본 발명에 따른 센서(10)는 크레인 장비(1)에서 발생하는 진동을 감지하기 위한 센서(10)일 수 있다. 본 발명에 따른 센서(10)는 크레인 장비(1)에서 동작에 따른 진동 시그널을 감지하기 위한 것일 수 있다. 진동 시그널은 크레인 장비(1)의 관절 부위가 움직이면서 발생되는 진동이거나, 크레인 장비(1)에 포함된 모터에서 발생되는 진동일 수 있다. 이때, 관절 부위는 크레인 장비(1)의 동작시 마찰을 발생하는 움직임을 수반하는 모든 부위를 포함할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 센서(10)는 관절 부위 또는 모터의 주변에 설치될 수 있다. The sensor 10 according to the present invention may be installed in the crane equipment 1. The sensor 10 according to the present invention may be a sensor 10 for detecting vibration occurring in the crane equipment 1. The sensor 10 according to the present invention may be for detecting a vibration signal according to an operation in the crane equipment 1. The vibration signal may be vibration generated by moving the joint of the crane device 1 or vibration generated by a motor included in the crane device 1. At this time, the joint part may include all parts accompanying movement that generates friction during the operation of the crane equipment 1. Therefore, the sensor 10 according to the present invention may be installed around a joint or a motor.

본 발명에 따른 컴퓨팅 장치(100)는 미리 입력된 데이터를 학습하고, 학습 결과를 기초로 센서(10)로부터 수신한 데이터를 분류하는 구성일 수 있다. 본 발명에 따른 컴퓨팅 장치(100)는 미리 입력된 정상 진동 데이터 및 비정상 진동 데이터를 학습할 수 있다. 이때, 정상 진동 데이터는 미리 정상으로 라벨링된 크레인 장비(1)의 진동 시그널을 데이터로 저장한 것일 수 있다. 또한, 비정상 진동 데이터는 미리 비정상으로 라벨링된 크레인 장비(1)의 진동 시그널을 데이터로 저장한 것일 수 있다. 본 발명에 따른 컴퓨팅 장치(100)는 학습된 결과값 및 센서(10)로부터 수신한 진동 시그널을 기초로 크레인 장비(1)의 이상 상태를 감지할 수 있다. The computing device 100 according to the present invention may be configured to learn pre-input data and classify the data received from the sensor 10 based on the learning result. The computing device 100 according to the present invention may learn pre-input normal vibration data and abnormal vibration data. At this time, the normal vibration data may be stored as data of the vibration signal of the crane equipment 1 labeled as normal in advance. In addition, the abnormal vibration data may be stored as data of vibration signals of the crane equipment 1 previously labeled as abnormal. The computing device 100 according to the present invention may detect an abnormal state of the crane equipment 1 based on the learned result value and the vibration signal received from the sensor 10.

본 발명에 따른 이상 상태는 크레인 장비(1)에서 나사 및/또는 볼트가 빠지는 경우, 크랙이 발생하는 경우, 및 모터에 이상이 발생하는 경우 등을 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 컴퓨팅 장치(100)는 미리 입력된 데이터를 학습하여 위 경우에 따른 비정상 진동 데이터를 학습할 수 있다. An abnormal state according to the present invention may include a case where a screw and / or a bolt is missing from the crane equipment 1, a case where a crack occurs, and a case where an abnormality occurs in the motor. The computing device 100 according to the present invention may learn the abnormal vibration data according to the above case by learning previously input data.

본 발명에 따른 컴퓨팅 장치(100)는 이상 상태를 복수의 모드로 분류할 수 있다. 이때, 복수의 모드는 이상 상태에 따른 대처 방법이 동일한지를 기준으로 미리 정해진 모드일 수 있다. The computing device 100 according to the present invention may classify the abnormal state into a plurality of modes. In this case, the plurality of modes may be predetermined modes based on whether coping methods according to abnormal conditions are the same.

일 예로, 나사 및/또는 볼트가 빠진 경우의 대책은 없어진 나사 및/또는 볼트를 새로 장착하는 것으로서, 이를 기준으로 하나의 이상 상태가 정의될 수 있다. 또한, 크레인 장비(1) 또는 그에 포함된 부품(2)에 크랙이 발생하는 경우의 대책은 크랙이 발생한 부품(2)을 교체하는 것으로서, 이를 기준으로 또 하나의 이상 상태가 정의될 수 있다. 또한, 모터에 이상이 발생하는 경우의 대책은 연료/엔진 오일 점검 또는 모터 자체를 점검하는 것으로서, 이를 기준으로 또 다른 하나의 이상 상태가 정의될 수 있다. 이처럼, 본 발명에 따른 복수의 모드는 이상 상태에 따른 대처 방법이 동일한지를 기준으로 미리 정해진 모드를 의미할 수 있다. For example, a countermeasure for missing screws and/or bolts is to newly mount the missing screws and/or bolts, and one abnormal state may be defined based on this. In addition, a countermeasure in case a crack occurs in the crane equipment 1 or the part 2 included therein is to replace the cracked part 2, and another abnormal state may be defined based on this. In addition, a countermeasure for the case where an abnormality occurs in the motor is to check the fuel/engine oil or the motor itself, and another abnormal state may be defined based on this. As such, a plurality of modes according to the present invention may mean a mode predetermined based on whether a coping method according to an abnormal state is the same.

본 발명에 따른 컴퓨팅 장치(100)는 학습시 정상 진동 데이터 및 비정상 진동 데이터에 FFT(Fast Fourier Transform)를 적용하고, FFT가 적용된 정상 진동 데이터 및 비정상 진동 데이터의 제1 차이값을 도출할 수 있다. 본 발명에 따른 컴퓨팅 장치(100)는 도출된 제1 차이값을 학습하고, 이를 기초로 크레인 장비(1)의 이상 상태를 감지할 수 있다. The computing device 100 according to the present invention may apply FFT (Fast Fourier Transform) to the steady vibration data and the abnormal vibration data during learning, and derive a first difference between the steady vibration data and the abnormal vibration data to which the FFT is applied. . The computing device 100 according to the present invention may learn the derived first difference value and detect an abnormal state of the crane equipment 1 based on this.

구체적으로, 본 발명에 따른 컴퓨팅 장치(100)는 진동 시그널에 대하여 제1 기간 동안의 제1 진동 시그널 및 제2 기간 동안의 제2 진동 시그널을 추출할 수 있다. 이때, 제1 진동 시그널과 제2 진동 시그널은 미리 정해진 기간에 의하여 기계적으로 나뉠 수 있다. 이외에, 제1 진동 시그널과 제2 진동 시그널은 아래와 같은 과정에 따라 나뉠 수 있다. Specifically, the computing device 100 according to the present invention may extract a first vibration signal for a first period and a second vibration signal for a second period from vibration signals. At this time, the first vibration signal and the second vibration signal may be mechanically divided by a predetermined period. In addition, the first vibration signal and the second vibration signal may be divided according to the following process.

일 예로, 제1 진동 시그널은 일정 기간 동안 크레인 장비(1)로부터 감지된 진동 시그널일 수 있다. 제2 진동 시그널은 진동 시그널 중 미리 정해진 크기 이상의 진폭이 감지된 때로부터 미리 정해진 기간까지의 시그널을 포함할 수 있다. 또한, 제2 진동 시그널은 미리 정해진 크기 이상의 주파수가 감지된 때로부터 미리 정해진 기간까지의 시그널을 포함할 수 있다. For example, the first vibration signal may be a vibration signal detected from the crane equipment 1 for a certain period of time. The second vibration signal may include a signal from when an amplitude greater than or equal to a predetermined magnitude is detected among the vibration signals to a predetermined period. In addition, the second vibration signal may include a signal from when a frequency equal to or greater than a predetermined magnitude is detected to a predetermined period.

본 발명에 따른 컴퓨팅 장치(100)는 위와 같이 추출된 제1 진동 시그널 및 제2 진동 시그널에 FFT를 적용할 수 있다. 본 발명에 따른 컴퓨팅 장치(100)는 FFT가 적용된 제1 진동 시그널 및 제2 진동 시그널의 제2 차이값을 도출할 수 있다. 본 발명에 따른 컴퓨팅 장치(100)는 제2 차이값과 제1 차이값의 유사도를 기초로 크레인 장비(1)의 이상 상태를 감지할 수 있다. 본 발명에 따른 컴퓨팅 장치(100)는 제2 차이값과 제1 차이값의 유사도를 기초로 이상 상태를 감지할 수 있다. 본 발명에 따른 유사도는 후술할 K-중심 군집화 과정에 따라 판단될 수 있다.The computing device 100 according to the present invention may apply FFT to the first vibration signal and the second vibration signal extracted as above. The computing device 100 according to the present invention may derive a second difference between the first vibration signal and the second vibration signal to which FFT is applied. The computing device 100 according to the present invention may detect an abnormal state of the crane equipment 1 based on the similarity between the second difference value and the first difference value. The computing device 100 according to the present invention may detect an abnormal state based on the similarity between the second difference value and the first difference value. The degree of similarity according to the present invention may be determined according to the K-center clustering process to be described later.

본 발명에 따른 컴퓨팅 장치(100)는 제1 차이값 및 제2 차이값에 대한 유사도를 도출하기 위하여, 제1 차이값 및 제2 차이값에 K-중심 군집화 과정을 수행할 수 있다. The computing device 100 according to the present invention may perform a K-center clustering process on the first difference value and the second difference value in order to derive a degree of similarity for the first difference value and the second difference value.

또한, 본 발명에 따른 컴퓨팅 장치(100)는 K-중심 군집화 과정을 기초로 최종적으로 2개의 클러스터를 생성하며, 2개의 클러스터 사이의 유클리드 거리를 기초로 이상 상태를 감지할 수 있으며, 유클리드 거리를 기초로 이상 상태의 종류를 분류할 수 있다. In addition, the computing device 100 according to the present invention finally generates two clusters based on the K-center clustering process, can detect an anomaly based on the Euclidean distance between the two clusters, and calculates the Euclidean distance Based on this, the types of abnormal conditions can be classified.

일 예로, 본 발명에 따른 컴퓨팅 장치(100)는 제2 차이값과 제1 차이값의 유사도를 도출하고, 유사도가 미리 정해진 값보다 큰 경우, 크레인 장비(1)를 이상 상태로 분류할 수 있다. 유사도를 도출하기 위하여 (파장 형태의) 제1 및 제2 차이값 데이터에서 추출되는 요소는 진폭과 진폭이 측정된 시간(s)일 수 있다. For example, the computing device 100 according to the present invention derives a degree of similarity between the second difference value and the first difference value, and when the degree of similarity is greater than a predetermined value, the crane equipment 1 may be classified as an abnormal state. . Elements extracted from the first and second difference value data (in the form of a wavelength) in order to derive a degree of similarity may be an amplitude and a time (s) at which the amplitude was measured.

본 발명에 따른 컴퓨팅 장치(100)는 이러한 실선 형태를 학습하고 인식할 수 있다. 본 발명에 따른 컴퓨팅 장치(100)는 진동 시그널에서 추출된 진폭과 진폭이 측정된 시간(s)을 기초로 제2 차이값 및 제1 차이값의 유사도를 도출하고, 유사도에 따라 분류될 수 있다. 유사도는 경우에 따라서는 사용자에 의하여 설정될 수도 있다. The computing device 100 according to the present invention can learn and recognize this solid line shape. The computing device 100 according to the present invention derives the degree of similarity between the second difference value and the first difference value based on the amplitude extracted from the vibration signal and the time (s) at which the amplitude is measured, and may be classified according to the degree of similarity. . The degree of similarity may be set by the user in some cases.

일 예로, 본 발명에 따른 컴퓨팅 장치(100)는 K-중심 군집화 과정을 기초로 제1 차이값과 제2 차이값의 유사도 분류를 수행할 수 있다. 구체적인 내용은 후술한다. For example, the computing device 100 according to the present invention may perform similarity classification of the first difference value and the second difference value based on the K-center clustering process. Specific details are described later.

도 2는 본 발명에 따른 컴퓨팅 장치를 나타낸 것이다. 2 illustrates a computing device in accordance with the present invention.

도 2에 따르면, 본 발명에 따른 컴퓨팅 장치(100)는 프로세서(110), 메모리(120) 및 통신 모듈(130)을 포함할 수 있다. According to FIG. 2 , a computing device 100 according to the present invention may include a processor 110 , a memory 120 and a communication module 130 .

프로세서(110)는 메모리(120)에 저장된 명령어를 실행하여 다른 구성들을 제어할 수 있다. 프로세서(110)는 메모리(120)에 저장된 명령어를 수행할 수 있다. The processor 110 may execute commands stored in the memory 120 to control other components. The processor 110 may execute instructions stored in the memory 120 .

프로세서(110)는, 연산을 수행하고 다른 장치를 제어할 수 있는 구성이다. 주로, 중앙 연산 장치(CPU), 어플리케이션 프로세서(AP), 그래픽스 처리 장치(GPU) 등을 의미할 수 있다. 또한, CPU, AP 또는 GPU는 그 내부에 하나 또는 그 이상의 코어들을 포함할 수 있으며, CPU, AP 또는 GPU는 작동 전압과 클락 신호를 이용하여 작동할 수 있다. 다만, CPU 또는 AP는 직렬 처리에 최적화된 몇 개의 코어로 구성된 반면, GPU는 병렬 처리용으로 설계된 수 천 개의 보다 소형이고 효율적인 코어로 구성될 수 있다.The processor 110 is a component capable of performing calculations and controlling other devices. Mainly, it may mean a central processing unit (CPU), an application processor (AP), a graphics processing unit (GPU), and the like. Also, the CPU, AP, or GPU may include one or more cores therein, and the CPU, AP, or GPU may operate using an operating voltage and a clock signal. However, while a CPU or AP consists of a few cores optimized for serial processing, a GPU may consist of thousands of smaller and more efficient cores designed for parallel processing.

프로세서(110)는 위에서 살펴본 구성요소들을 통해 입력 또는 출력되는 신호, 데이터, 정보 등을 처리하거나 메모리(120)에 저장된 응용 프로그램을 구동함으로써, 사용자에게 적절한 정보 또는 기능을 제공 또는 처리할 수 있다.The processor 110 may provide or process appropriate information or functions to a user by processing signals, data, information, etc. input or output through the components described above or by running an application program stored in the memory 120.

메모리(120)는 제어부(100)의 다양한 기능을 지원하는 데이터를 저장한다. 메모리(120)는 제어부(100)에서 구동되는 다수의 응용 프로그램(application program 또는 애플리케이션(application)), 제어부(100)의 동작을 위한 데이터들, 명령어들을 저장할 수 있다. 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 무선 통신을 통해 외부 제어부(100)로부터 다운로드 될 수 있다. 또한 응용 프로그램은, 메모리(120)에 저장되고, 제어부(100)에 설치되어, 프로세서(110)에 의하여 상기 제어부(100)의 동작(또는 기능)을 수행하도록 구동될 수 있다.The memory 120 stores data supporting various functions of the control unit 100 . The memory 120 may store a plurality of application programs (application programs or applications) driven by the controller 100, data for operation of the controller 100, and commands. At least some of these application programs may be downloaded from the external controller 100 through wireless communication. In addition, the application program may be stored in the memory 120, installed in the control unit 100, and driven by the processor 110 to perform the operation (or function) of the control unit 100.

메모리(120)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), SSD 타입(Solid State Disk type), SDD 타입(Silicon Disk Drive type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(random access memory; RAM), SRAM(static random access memory), 롬(read-only memory; ROM), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory), PROM(programmable read-only memory), 자기 메모리, 자기 디스크 및 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 또한, 메모리(120)는 인터넷(internet)상에서 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage)를 포함할 수도 있다.The memory 120 may be a flash memory type, a hard disk type, a solid state disk type, a silicon disk drive type, or a multimedia card micro type. ), card-type memory (eg SD or XD memory, etc.), RAM (random access memory; RAM), SRAM (static random access memory), ROM (read-only memory; ROM), EEPROM (electrically erasable programmable read -only memory), a programmable read-only memory (PROM), a magnetic memory, a magnetic disk, and an optical disk. Also, the memory 120 may include a web storage performing a storage function on the Internet.

통신 모듈(130)은 안테나를 통해 기지국 또는 통신 기능을 포함하는 카메라와 정보의 송수신을 실행한다. 통신 모듈(130)은 변조부, 복조부, 신호 처리부 등을 포함할 수 있다.The communication module 130 transmits and receives information with a base station or a camera having a communication function through an antenna. The communication module 130 may include a modulation unit, a demodulation unit, a signal processing unit, and the like.

무선 통신은, 통신사들이 기존에 설치해둔 통신 시설과 그 통신 시설의 주파수를 사용하는 무선 통신망을 사용한 통신을 말할 수 있다. 이때, 통신 모듈(130)은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 등과 같은 다양한 무선 통신 시스템에 사용될 수 있으며, 뿐만 아니라, 통신 모듈(130)은 3GPP(3rd generation partnership project) LTE(long term evolution) 등에도 사용될 수 있다. 또한, 최근 상용화 중인 5G 통신뿐만 아니라, 추후 상용화가 예정되어 있는 6G 등도 사용될 수 있다. 다만, 본 명세서는 이와 같은 무선 통신 방식에 구애됨이 없이 기설치된 통신망을 활용할 수 있다.Wireless communication may refer to communication using a wireless communication network using a communication facility previously installed by telecommunication companies and a frequency of the communication facility. At this time, the communication module 130 is CDMA (code division multiple access), FDMA (frequency division multiple access), TDMA (time division multiple access), OFDMA (orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA (single carrier frequency division multiple access), and the like, as well as the communication module 130 can also be used for 3rd generation partnership project (3GPP) long term evolution (LTE). In addition, not only 5G communication, which is currently being commercialized, but also 6G, which is scheduled to be commercialized later, can be used. However, the present specification may utilize a pre-installed communication network without being bound by such a wireless communication method.

또한, 근거리 통신(short range communication) 기술로 블루투스(Bluetooth), BLE(Bluetooth Low Energy), 비콘(Beacon), RFID(Radio Frequency Identification), NFC(Near Field Communication), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), UWB(Ultra Wideband), ZigBee 등이 이용될 수 있다.In addition, as a short range communication technology, Bluetooth, BLE (Bluetooth Low Energy), Beacon, RFID (Radio Frequency Identification), NFC (Near Field Communication), infrared communication (Infrared Data Association; IrDA) ), UWB (Ultra Wideband), ZigBee, etc. may be used.

도 3은 본 발명에 따른 메모리에 포함된 기능적 구성을 나타낸 것이고, 도 4는 본 발명에 따른 K-중심 군집화 과정 수행 모듈을 적용한 그래프를 나타낸 것이다. 3 shows a functional configuration included in the memory according to the present invention, and FIG. 4 shows a graph to which the K-center clustering process performance module according to the present invention is applied.

도 3에 따르면, 본 발명에 따른 메모리(도 2의 120, 이하 동일)에 포함된 기능적 구성은 FFT 적용 모듈(121), 차이값 생성 모듈(122), CNN 학습 모듈(123), K-중심 군집화 과정 수행 모듈(124) 및 데이터 저장 모듈(125)을 포함할 수 있다. According to FIG. 3, the functional components included in the memory (120 in FIG. 2, hereinafter the same) according to the present invention include an FFT application module 121, a difference value generation module 122, a CNN learning module 123, and a K-center A clustering process execution module 124 and a data storage module 125 may be included.

본 발명에 따른 데이터 저장 모듈(125)은 본 발명에 따른 학습 대상이 되는 모든 빅데이터를 저장하는 모듈일 수 있다. 본 발명에 따른 메모리(120)에 포함되는 다른 기능적 구성들은 데이터 저장 모듈(125)로부터 빅데이터를 전달받을 수 있다. 본 발명에 따른 데이터 저장 모듈(125)은 사용자에 의하여 라벨링된 빅데이터를 저장하는 모듈일 수 있다. The data storage module 125 according to the present invention may be a module that stores all big data to be learning objects according to the present invention. Other functional components included in the memory 120 according to the present invention may receive big data from the data storage module 125 . The data storage module 125 according to the present invention may be a module that stores big data labeled by a user.

본 발명에 따른 FFT 적용 모듈(121)은 진동 시그널 또는 진동 데이터에 FFT를 적용하는 모듈일 수 있다. FFT는 고속 푸리에 변환으로서, 함수의 근사값을 계산하기 위한 것일 수 있다. FFT를 적용함으로서, 학습시 속도가 향상될 수 있다. The FFT application module 121 according to the present invention may be a module that applies FFT to vibration signals or vibration data. FFT is a Fast Fourier Transform, which can be used to calculate an approximate value of a function. By applying the FFT, the learning speed can be improved.

본 발명에 따른 차이값 생성 모듈(122)은 FFT 적용된 진동 시그널 또는 진동 데이터의 차이값을 도출하는 모듈일 수 있다. 차이값을 도출하기 위하여, 본 발명에 따른 차이값 생성 모듈(122)은 기준 시간을 설정하고, 설정된 기준 시간을 기초로 2개의 진동 시그널 또는 진동 데이터를 나열한 후 차이값을 도출할 수 있다. 기준 시간은 미리 설정된 시간일 수 있다. 또한, 기준 시간은 각각의 진동 시그널 및 진동 데이터가 감지되기 시작하는 시간일 수 있다. The difference value generation module 122 according to the present invention may be a module that derives a difference value of vibration signals or vibration data to which FFT is applied. In order to derive the difference value, the difference value generating module 122 according to the present invention may set a reference time, list two vibration signals or vibration data based on the set reference time, and then derive a difference value. The reference time may be a preset time. Also, the reference time may be a time at which each vibration signal and vibration data start to be sensed.

본 발명에 다른 CNN 학습 모듈(123)은 데이터 저장 모듈에 학습된 빅데이터를 학습하는 모듈일 수 있다. 구체적으로, 본 발명에 따른 CNN 학습 모듈(123)은 FFT가 적용된 정상 진동 데이터 및 비정상 진동 데이터에 의하여 도출된 제1 차이값을 학습할 수 있다. 본 발명에 따른 CNN 학습 모듈(123)를 통하여 (파장 형태의)제1 및 제2 차이값 데이터에서 추출되는 요소는 진폭과 진폭이 측정된 시간(s)을 좌표화하고, 이를 학습할 수 있다. 이때 사용되는 CNN 학습 모듈(123)은 기존에 공개된 CNN 학습 알고리즘을 구현하는 모듈일 수 있다. The CNN learning module 123 according to the present invention may be a module for learning big data learned in the data storage module. Specifically, the CNN learning module 123 according to the present invention may learn a first difference value derived by FFT-applied steady vibration data and abnormal vibration data. Elements extracted from the first and second difference data (in the form of wavelengths) through the CNN learning module 123 according to the present invention coordinate the amplitude and the time (s) at which the amplitude was measured, and learn them . The CNN learning module 123 used at this time may be a module that implements a previously published CNN learning algorithm.

본 발명에 따른 K-중심 군집화 과정 수행 모듈(124)은 상술한 제1 차이값과 상술한 제2 차이값의 유사도를 측정하여 분류하는 모듈일 수 있다. 구체적으로, K-중심 군집화 과정 수행 모듈(124)은 K개의 클러스터를 생성하고, 생성된 클러스터의 거리값을 기초로 유사도를 판단하여 데이터를 분류할 수 있다. The K-center clustering process performing module 124 according to the present invention may be a module that measures and classifies similarities between the above-described first difference value and the above-described second difference value. Specifically, the K-center clustering process performing module 124 may generate K clusters and classify data by determining similarities based on distance values of the generated clusters.

K-중심 군집화 과정은 주어진 데이터를 K개의 군집으로 군집화하는 것을 말한다. 이러한 K-중심 군집화 과정은, 주어진 데이터 표본에서 임의로 샘플값 하나를 고른 후 해당 샘플값에서 다른 샘플 데이터까지의 거리를 측정한다. 이때, 각 데이터 샘플에서 가장 가까운 중심을 선택하여, 다시 해당 샘플을 중심으로 다른 데이터 샘플값까지의 거리를 계산한다. 이러한 과정을 반복하여, 군집화를 이룬다. 즉, 복수의 클러스터(cluster)를 생성한다. 이러한 클러스터링 기법은 주로 파이썬(Python)으로 구현될 수 있다. 클러스터링은 신호 분석에서 사용될 수 있는 알고리즘 중 하나로서 이용되고 있다. The K-center clustering process refers to clustering given data into K clusters. In this K-center clustering process, after randomly selecting a sample value from a given data sample, the distance from the sample value to other sample data is measured. At this time, the nearest centroid is selected from each data sample, and the distance from the corresponding sample to another data sample value is calculated again. By repeating this process, clustering is achieved. That is, a plurality of clusters are created. This clustering technique can be mainly implemented in Python. Clustering is being used as one of the algorithms that can be used in signal analysis.

도 4에 따르면, K-중심 군집화 과정을 수행한 결과, 클러스터링 1과 클러스터링 2로 측정값들이 분류된 것을 나타내고 있다. 이때, 클러스터링의 대상이 되는 데이터들은 제1 차이값 및 제2 차이값에서 추출된 진폭과 진폭이 측정된 시간(s)을 좌표한 값일 수 있다. According to FIG. 4, as a result of performing the K-center clustering process, it is shown that measurement values are classified into clustering 1 and clustering 2. In this case, the data subject to clustering may be values obtained by coordinates of the amplitudes extracted from the first difference value and the second difference value and the time (s) at which the amplitude was measured.

즉, 본 발명에 따른 K-중심 군집화 과정 수행 모듈은 제1 차이값 및 제2 차이값에서 추출된 진폭과 진폭이 측정된 시간(s)을 좌표화하고, 좌표화된 데이터에 클러스터링을 수행할 수 있다. That is, the K-center clustering process module according to the present invention coordinates the amplitude extracted from the first difference value and the second difference value and the time (s) at which the amplitude was measured, and performs clustering on the coordinated data. can

본 발명에 따른 K-중심 군집화 과정 수행 모듈은 클러스터링 1(제1 차이값에 대한 클러스터링)의 제1 중심값을 평균 계산법을 통하여 산출하고, 클러스터링 2(제2 차이값에 대한 클러스터링)의 제2 중심값을 평균 계산법을 통하여 산출할 수 있다. 본 발명에 따른 K-중심 군집화 과정 수행 모듈은 제1 중심값과 제2 중심값의 최종 거리값을 산출하고, 최종 거리값의 크기가 미리 정해진 값보다 큰 경우, 각각의 클러스터의 유사도가 미리 정해진 값보다 낮은 것으로 판단할 수 있다. The K-center clustering process performance module according to the present invention calculates the first central value of clustering 1 (clustering for the first difference value) through the average calculation method, and calculates the second central value of clustering 2 (clustering for the second difference value). The center value can be calculated through the average calculation method. The K-center clustering process module according to the present invention calculates a final distance value between the first center value and the second center value, and when the size of the final distance value is greater than a predetermined value, the similarity of each cluster is determined in advance. It can be judged to be lower than the value.

즉, 본 발명에 따른 K-중심 군집화 과정 수행 모듈은 제1 중심값과 제2 중심값의 최종 거리값을 산출하고, 최종 거리값의 크기가 미리 정해진 값보다 큰 경우, 크레인 장비에 이상 상태가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 또한, 이상 상태가 발생하는 기준이 되는 제1 차이값의 종류에 따라, 본 발명에 따른 제2 차이값은 이상 상태에 따른 모드(mode) 별로 분류될 수 있다. That is, the K-center clustering process module according to the present invention calculates the final distance value of the first center value and the second center value, and when the size of the final distance value is greater than a predetermined value, the crane equipment is in an abnormal state. can be judged to have occurred. In addition, according to the type of the first difference value, which is a criterion for generating the abnormal state, the second difference value according to the present invention may be classified according to the mode according to the abnormal state.

도 4에 따르면, 일 예로 본 발명에 따른 K-중심 군집화 과정 수행 모듈은 제1 차이값에 따른 주파수(hz)을 특징 1로 설정하고, 진폭의 크기값을 특징 2로 설정하여 좌표화할 수 있다. 진동은 센서(10)에 의하여 전기신호로 측정되므로, 본 발명에 따른 특징 2는 전압값(mV)으로 대체될 수 있다. According to FIG. 4, as an example, the K-center clustering process performing module according to the present invention sets the frequency (hz) according to the first difference value as feature 1, and sets the amplitude value as feature 2 to coordinate. . Since vibration is measured as an electrical signal by the sensor 10, feature 2 according to the present invention can be replaced with a voltage value (mV).

본 발명에 따른 K-중심 군집화 과정 수행 모듈은 특징 1을 x축 좌표로, 특징 2를 y축 좌표로 하여 K-중심 군집화 과정을 수행할 수 있다. 본 발명에 따른 K-중심 군집화 과정 수행 모듈은 클러스터 1의 제1 중심값과 클러스터 2의 제2 중심값을 산출하고, 제1 중심값과 제2 중심값 사이의 유클리드 거리를 산출할 수 있다. 유클리드 거리는 하기 수학식 1에 의하여 정의될 수 있다. The K-center clustering process performing module according to the present invention may perform the K-center clustering process by setting feature 1 as the x-axis coordinate and feature 2 as the y-axis coordinate. The K-center clustering process performing module according to the present invention may calculate a first center value of cluster 1 and a second center value of cluster 2, and calculate a Euclidean distance between the first center value and the second center value. The Euclidean distance may be defined by Equation 1 below.

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

(단, d는 거리값, (x, y)는 좌표값으로서, x는 주파수(hz)에 대응되고, y는 측정된 전압값(mV)에 대응함)(However, d is a distance value, (x, y) is a coordinate value, x corresponds to the frequency (hz), and y corresponds to the measured voltage value (mV))

본 발명에 따른 인공지능을 활용한 크레인 장비의 이상 감지 시스템은 클러스터 1과 클러스터 2의 최종 거리값을 추출하고, 최종 거리값을 기초로 해당 크레인 장비의 이상 상태를 감지할 수 있다. The system for detecting anomaly of crane equipment using artificial intelligence according to the present invention extracts the final distance value of cluster 1 and cluster 2, and can detect the abnormal state of the corresponding crane equipment based on the final distance value.

이때, 본 발명에 따른 최종 거리값은 다음과 같은 순서로 추출될 수 있다. At this time, the final distance value according to the present invention can be extracted in the following order.

(1) 클러스터 1의 제1 평균값(x1, y1) 및 클러스터 2의 제2 평균값(x2, y2)을 추출(1) Extracting the first average value (x1, y1) of cluster 1 and the second average value (x2, y2) of cluster 2

(2) 제1 평균값 및 제2 평균값은 각각 좌표값이고, 제1 평균값 및 제2 평균값 사이의 최종 거리값(L)을 하기 수학식 2를 기초로 추출(2) The first average value and the second average value are coordinate values, respectively, and the final distance value (L) between the first average value and the second average value is extracted based on Equation 2 below.

[수학식 2][Equation 2]

Figure pat00002
Figure pat00002

(단, (x1, y1)은 클러스터 1의 평균값(=제1 중심값)을 기초로 생성된 좌표값이고, (x2, y2)은 클러스터 2의 평균값(=제2 중심값)을 기초로 생성된 좌표값임)(However, (x1, y1) is a coordinate value generated based on the average value of cluster 1 (= first central value), and (x2, y2) is generated based on the average value of cluster 2 (= second central value) coordinates)

본 발명은 추출된 최종 거리값(L)이 미리 설정된 거리값보다 큰 경우, 크레인 장비의 이상 상태가 감지된 것으로 정의할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 인공지능을 활용한 크레인 장비의 이상 감지 시스템은 이상 상태의 종류나 센서(10)가 설치되는 위치에 따라 다른 기준을 설청할 수 있다. 일반적으로, 크레인 장비에서 나사 및/또는 볼트가 빠지는 경우, 크랙이 발생하는 경우, 및 모터에 이상이 발생하는 경우 등의 이상 상태가 발생하는 경우 최종 거리값(L)에 보정 계수를 곱하고, 이를 기초로 미리 설정된 거리값과 비교하는 것이 보다 효율적이다. 이를 보정된 최종 거리값(L')이라고 하고 하기 수학식 3 및 수학식 4를 기초로 추출될 수 있다. In the present invention, when the extracted final distance value (L) is greater than a preset distance value, it may be defined that an abnormal state of the crane equipment is detected. In addition, the abnormality detection system of crane equipment using artificial intelligence according to the present invention may establish different criteria depending on the type of abnormal state or the location where the sensor 10 is installed. In general, when an abnormality occurs in a crane device, such as when a screw and/or bolt is missing, when a crack occurs, and when an abnormality occurs in a motor, the final distance value (L) is multiplied by a correction factor, and It is more efficient to compare with a preset distance value as a basis. This is referred to as the corrected final distance value (L') and can be extracted based on Equations 3 and 4 below.

[수학식 3][Equation 3]

Figure pat00003
Figure pat00003

(단, (x1, y1)은 클러스터 1의 평균값을 기초로 생성된 좌표값이고, (x2, y2)은 클러스터 2의 평균값을 기초로 생성된 좌표값임)(However, (x1, y1) is a coordinate value generated based on the average value of cluster 1, and (x2, y2) is a coordinate value generated based on the average value of cluster 2)

[수학식 4][Equation 4]

Figure pat00004
Figure pat00004

이때, α는 보다 정확한 이상 상태의 판별을 위한 보정 상수로서, α의 단위는 무시될 수 있다. 이때, 온도는 별도로 설치된 온도 측정 센서로부터 측정되는 값일 수 있다. At this time, α is a correction constant for more accurate determination of the abnormal state, and the unit of α can be ignored. In this case, the temperature may be a value measured by a separately installed temperature sensor.

이처럼, 수학식 3 및 수학식 4를 이용한 보정된 최종 거리값(L')을 기초로 화재 발생 정보를 생성하는 경우, 크레인 장비의 이상 상태가 보다 정확하게 도출될 수 있는 효과가 있다. As such, when the fire occurrence information is generated based on the corrected final distance value (L') using Equations 3 and 4, there is an effect that the abnormal state of the crane equipment can be more accurately derived.

[실험 예][Experiment example]

본 발명에 따른 보정 상수를 사용하여 생성된 유클리드 거리를 기초로 크레인 장비의 이상 상태를 감지하는 시스템과, 보정 상수를 사용하지 않은 유클리드 거리를 기초로 크레인 장비의 이상 상태를 감지하는 시스템의 정확도를 비교한 결과는 하기 표 1과 같다. Accuracy of the system for detecting the abnormal state of the crane equipment based on the Euclidean distance generated using the correction constant according to the present invention and the system for detecting the abnormal state of the crane equipment based on the Euclidean distance without using the correction constant The comparison results are shown in Table 1 below.

이때, 정확도는 해당 분야의 전문가 10인을 대상으로 산정된 것으로서, 총 100개의 케이스를 동일한 환경에서 각각의 전문가 10인을 대상으로 실험하여 산정된 수치일 수 있다. 정확도는 본 발명에 따른 시스템에 의하여 감지된 이상 상태와 실제 이상 상태를 비교한 것일 수 있다. In this case, the accuracy is calculated for 10 experts in the field, and may be a value calculated by performing experiments on a total of 100 cases with 10 experts in the same environment. Accuracy may be a comparison between an abnormal state detected by the system according to the present invention and an actual abnormal state.

보정 계수 α 미사용Correction factor α not used 보정 계수 α 사용Use correction factor α 정확도accuracy 7878 9191

(단위: %)표 1은 본 발명에 따른 케이스들의 정확도를 나타낸 것이다. 실험 결과, 보정 계수 α를 사용한 경우가, 보정 계수 α를 사용하지 않은 경우보다 현저히 높은 정확도를 가진다. (Unit: %) Table 1 shows the accuracy of cases according to the present invention. As a result of the experiment, the case where the correction coefficient α is used has significantly higher accuracy than the case where the correction coefficient α is not used.

도 5는 본 발명에 따른 모드별 유클리드 거리값을 비교한 예시이다. 5 is an example of comparing Euclidean distance values for each mode according to the present invention.

도 5에 따르면, 본 발명에 따른 컴퓨팅 장치(도 1의 100, 이하 동일)는 크레인 장비의 이상 상태를 감지한 경우, 제1 차이값과 제2 차이값에 대하여 K-중심 군집화 과정을 수행하고, 수행된 K-중심 군집화 과정을 기초로 복수의 클러스터를 생성하며, 생성된 복수의 클러스터를 기초로 이상 상태의 종류를 분류할 수 있고, 그 예시가 도 5의 표일 수 있다. 이때, 복수의 클러스터는 최종적으로 2개의 클러스터일 수 있다. According to FIG. 5, when the computing device (100 in FIG. 1, hereinafter the same) according to the present invention detects an abnormal state of the crane equipment, a K-center clustering process is performed on the first difference value and the second difference value, , a plurality of clusters may be generated based on the performed K-center clustering process, and types of anomalies may be classified based on the generated plurality of clusters, an example of which may be the table in FIG. 5 . At this time, the plurality of clusters may finally be two clusters.

즉, 본 발명에 따른 컴퓨팅 장치(100)는 K-중심 군집화 과정을 기초로 최종적으로 2개의 클러스터를 생성하며, 2개의 클러스터 사이의 유클리드 거리를 기초로 이상 상태를 감지할 수 있으며, 유클리드 거리를 기초로 이상 상태의 종류를 분류할 수 있다. That is, the computing device 100 according to the present invention finally generates two clusters based on the K-center clustering process, can detect an anomaly based on the Euclidean distance between the two clusters, and calculates the Euclidean distance Based on this, the types of abnormal conditions can be classified.

상술한 내용과 같이, 본 발명에 따른 컴퓨팅 장치(100)는 제1 차이값의 평균값(제1 중심값)과 제2 차이값의 평균값(제2 중심값)의 유클리드 거리를 기초로 이상 상태를 감지하였다. 보다 구체적으로, 본 발명에 따른 컴퓨팅 장치(100)는 제1 차이값의 종류에 따라 제2 차이값의 종류를 분류할 수 있다. As described above, the computing device 100 according to the present invention determines the ideal state based on the Euclidean distance between the average value of the first difference values (first central value) and the average value of the second difference values (second central value). detected. More specifically, the computing device 100 according to the present invention may classify the type of the second difference value according to the type of the first difference value.

일 예로, 본 발명에 따른 제1 차이값은 이상 상태 중 제1 모드를 기초로 생성된 데이터일 수 있다. 제1 모드는 나사 및/또는 볼트가 빠지는 경우를 의미할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 제1 차이값은 이상 상태 중 제2 모드를 기초로 생성된 데이터일 수 있으며, 제2 모드는 크레인 장비에 크랙이 발생하는 경우를 의미할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 제1 차이값은 이상 상태 중 제3 모드를 기초로 생성된 데이터일 수 있으며, 제3 모드는 크레인 장비 중 일부분을 동작하기 위하여 구동하는 모터에 이상이 발생하는 경우를 의미할 수 있다. For example, the first difference value according to the present invention may be data generated based on a first mode among abnormal states. The first mode may refer to a case where screws and/or bolts are missing. In addition, the first difference value according to the present invention may be data generated based on the second mode among abnormal conditions, and the second mode may mean a case where a crack occurs in the crane equipment. In addition, the first difference value according to the present invention may be data generated based on a third mode among abnormal conditions, and the third mode means a case in which an abnormality occurs in a motor that drives a part of crane equipment to operate. can do.

이처럼, 본 발명에 따른 컴퓨팅 장치(100)는 각각의 모드별로 생성된 제1 차이값과 센서(10)에 의하여 측정되어 생성된 제2 차이값의 유클리드 거리를 각각 도출할 수 있다. 본 발명에 따른 컴퓨팅 장치(100)는 각각의 모드별 유클리드 거리에 따라 제2 차이값을 분류할 수 있다. As such, the computing device 100 according to the present invention may derive the Euclidean distance between the first difference value generated for each mode and the second difference value measured and generated by the sensor 10 . The computing device 100 according to the present invention may classify the second difference value according to the Euclidean distance for each mode.

도 5에 따르면, 제1 차이값은 모드별로 제1 모드 내지 제3 모드로 나누어질 수 있다. 제2 차이값은 제1 모드의 제1 차이값과는 25의 유클리드 거리를 가지고, 제2 모드의 제1 차이값과는 42의 유클리드 거리를 가지며, 제3 모드이 제1 차이값과는 32의 유클리드 거리를 가진다. 즉, 제2 차이값은 제1 모드의 제1 차이값과 가장 가까운 유클리드 거리를 가지며 본 발명에 따른 크레인 장비의 이상 상태는 제1 모드인 나사 및/또는 볼트가 빠지는 경우에 해당하는 것으로 분류될 수 있다. 다만, 제1 차이값과 제2 차이값은 어떠한 경우든 미리 설정된 값보다 크고, 그에 따라 본 발명에 따른 크레인 장비는 이상 상태인 것으로 감지된 것을 전제로 한다. According to FIG. 5 , the first difference value may be divided into first to third modes for each mode. The second difference has a Euclidean distance of 25 from the first difference in the first mode, a Euclidean distance of 42 from the first difference in the second mode, and a Euclidean distance of 32 from the first difference in the third mode. has a Euclidean distance. That is, the second difference value has the closest Euclidean distance to the first difference value of the first mode, and the abnormal state of the crane equipment according to the present invention will be classified as corresponding to the case where the first mode screw and / or bolt is missing. can However, it is assumed that the first difference value and the second difference value are greater than the preset value in any case, and accordingly, the crane equipment according to the present invention is detected as an abnormal state.

다시 말해, 본 발명에 따른 제1 차이값과 제2 차이값의 유클리드 거리가 미리 정해진 값보다 크면 크레인 장비는 이상 상태로 감지된다. 이를 전제로, 본 발명에 따른 크레인 장비가 이상 상태로 감지된 경우, 본 발명에 따른 컴퓨팅 장치(100)는 각각의 모드별 유클리드 거리를 도출하고 가장 가까운 모드로 이상 상태를 분류하는 것이다. In other words, if the Euclidean distance of the first difference value and the second difference value according to the present invention is greater than a predetermined value, the crane equipment is detected as an abnormal state. On this premise, when the crane equipment according to the present invention is detected in an abnormal state, the computing device 100 according to the present invention derives the Euclidean distance for each mode and classifies the abnormal state into the closest mode.

도 6 내지 도 9는 본 발명에 따른 이상 상태 감지 과정을 개략적으로 나타낸 것이다. 6 to 9 schematically show an abnormal state detection process according to the present invention.

도 6에 따르면, 본 발명에 따른 이상 상태는 나사 이탈에 대한 모드와 크랙에 대한 모드로 나뉠 수 있으며, 이러한 분류는 대처 방안이 동일한지 여부에 따라 나뉠 수 있다. 본 발명에 따른 컴퓨팅 장치(100)는 각각의 모드별 진동 데이터를 학습하여 각각의 모드별 학습 모듈을 생성해둘 수 있다.According to FIG. 6, the abnormal state according to the present invention can be divided into a mode for screw detachment and a mode for cracks, and these classifications can be divided according to whether or not the countermeasures are the same. The computing device 100 according to the present invention may learn vibration data for each mode to create a learning module for each mode.

도 7 및 도 8에 따르면, 본 발명에 따라 FFT 적용된 진동 데이터는 정상 진동 데이터에서 비정상 진동 데이터를 뺀 차이값(Normalized FFT signal)을 생성할 수 있으며, 본 발명에 따른 컴퓨팅 장치(100)는 상기 차이값을 학습할 수 있다. 7 and 8, vibration data to which FFT is applied according to the present invention can generate a difference value (normalized FFT signal) obtained by subtracting abnormal vibration data from normal vibration data, and the computing device 100 according to the present invention difference can be learned.

도 8에 따르면, 본 발명에 따른 컴퓨팅 장치(100)에 포함되는 AI 모델은 Multiclass decision forest, Multiclass decision jungle, Multiclass logistic regression, multiclass neural network를 활용하여 학습할 수 있다. According to FIG. 8 , the AI model included in the computing device 100 according to the present invention can be learned using multiclass decision forest, multiclass decision jungle, multiclass logistic regression, and multiclass neural network.

도 9에 따르면, 본 발명에 따른 컴퓨팅 장치(100)는 특정된 진동 시그널에 대하여 기존에 학습된 진동 데이터들을 기초로 이상 상태에 해당하는지 및 이상 상태에 해당한다면 어떠한 분류 모드에 해당하는지를 분류할 수 있다. According to FIG. 9, the computing device 100 according to the present invention can classify whether a specific vibration signal corresponds to an abnormal state based on previously learned vibration data, and if so, which classification mode it corresponds to. there is.

도 10은 본 발명에 따른 센서의 구성을 개략적으로 도시한 것이다. 10 schematically illustrates the configuration of a sensor according to the present invention.

도 10에 따르면, 본 발명에 따른 센서(10)는 바디(11), 진동수신부(12), 컨버터부(13), 연결부(14) 및 코팅층(15)을 포함할 수 있다. According to FIG. 10 , the sensor 10 according to the present invention may include a body 11, a vibration receiving unit 12, a converter unit 13, a connection unit 14, and a coating layer 15.

본 발명에 따른 바디는 컨버터부(13)와 연결부(14)를 내부에 포함하며, 도시되지는 않았지만 연결부에 전기적으로 연결되는 복수의 단자를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 컨버터부(13)는 진동수신부(12) 및 연결부(14)와 연결될 수 있다. The body according to the present invention includes the converter unit 13 and the connection unit 14 therein, and although not shown, may include a plurality of terminals electrically connected to the connection unit. The converter unit 13 according to the present invention may be connected to the vibration receiving unit 12 and the connection unit 14.

진동수신부(12)는 진동 부위에 밀접하게 위치하여, 대상의 진동을 수신할 수 있다. 컨버터부(13)는 진동수신부(12)로부터 수신한 진동을 전기 신호로 변환하며, 이를 연결부(14)로 전달할 수 있다. 연결부(14)는 외부 장치에 대하여 변환된 전기 신호를 전송할 수 있으며, 필요한 전력을 공급받을 수 있다. The vibration receiving unit 12 may be located closely to the vibration part and receive the vibration of the target. The converter unit 13 converts the vibration received from the vibration receiver 12 into an electrical signal and transmits it to the connection unit 14 . The connection unit 14 may transmit the converted electrical signal to an external device and receive necessary power.

코팅층(15)은 바디와 진동수신부를 감싸도록 형성되고, 본 발명에 따른 바디(11)와 진동수신부(12)를 외부 오염 및 외부 충격으로부터 보호하기 위한 구성일 수 있다. The coating layer 15 is formed to surround the body and the vibration receiving unit, and may be configured to protect the body 11 and the vibration receiving unit 12 according to the present invention from external contamination and external impact.

본 발명에 따른 센서(10)는 크레인 장비(도 1의 1)에 설치되고, 크레인 장비는 공사 건설 현장 또는 컨테이너 화물을 운반하기 위한 것으로 외부 먼지가 많거나 염분 농도가 높은 수분에 노출될 확률이 크다. The sensor 10 according to the present invention is installed in a crane equipment (1 in FIG. 1), and the crane equipment is for transporting a construction site or container cargo and has a high probability of being exposed to moisture with a lot of external dust or high salt concentration. big.

따라서, 본 발명은 센서(10)를 코팅하는 코팅층(15)을 제안하여, 이러한 문제점을 해결하고자 하였다. Accordingly, the present invention proposes a coating layer 15 for coating the sensor 10 to solve this problem.

바람직하게 상기 센서(10)는 그 표면에 하기의 화학식 1로 표시되는 아크릴계 화합물; 유기 용매, 무기 입자 및 분산제가 포함되는 코팅조성물로 코팅된 것일 수 있다.Preferably, the sensor 10 may include an acrylic compound represented by Formula 1 below on its surface; It may be coated with a coating composition containing an organic solvent, inorganic particles and a dispersant.

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00005
Figure pat00005

여기서, here,

n 및 m은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 1 내지 100의 정수이며, L1은 바이페닐렌기이다.n and m are the same as or different from each other, each independently represent an integer of 1 to 100, and L 1 is a biphenylene group.

상기 코팅조성물로 센서(10)가 코팅된 경우 우수한 발수성 및 내오염성을 나타낼 수 있기 때문에 외부 환경에 설치된 센서(10)가 오염 환경 및 염분에 장기간 노출되더라도, 깨끗하고 선명한 진동 데이터 또는 진동 시그널을 센싱할 수 있다. When the sensor 10 is coated with the coating composition, it can exhibit excellent water repellency and stain resistance, so even if the sensor 10 installed in the external environment is exposed to a polluted environment and salt for a long time, it can sense clean and clear vibration data or vibration signals. can do.

상기 무기 입자는 실리카, 알루미나 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 상기 무기 입자의 평균 직경은 70 내지 100㎛이지만, 상기 예시에 국한되지 않는다. 상기 무기 입자는 센서(10) 표면에 코팅층(15)으로 형성 후, 물리적인 강도를 향상시키고, 점도를 일정 범위로 유지시켜 성형성을 높일 수 있다. The inorganic particles may be selected from the group consisting of silica, alumina, and mixtures thereof. The average diameter of the inorganic particles is 70 to 100 μm, but is not limited to the above examples. After the inorganic particles are formed as the coating layer 15 on the surface of the sensor 10, physical strength can be improved and moldability can be improved by maintaining the viscosity within a certain range.

상기 유기 용매는 메틸에틸케톤(MEK), 톨루엔 및 이들의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되며, 바람직하게는 메틸에틸케톤을 사용할 수 있으나, 상기 예시에 국한되지 않는다. The organic solvent is selected from the group consisting of methyl ethyl ketone (MEK), toluene, and mixtures thereof, and preferably methyl ethyl ketone may be used, but is not limited to the above examples.

상기 분산제로는 폴리에스테르 계열의 분산제를 사용할 수 있고, 구체적으로 2-메톡시프로필 아세테이트 및 1-메톡시-2-프로필 아세테이트의 공중합체로 이루어진 폴리에스테르 계열의 분산안정제로서 TEGO-Disperse 670 (제조사: EVONIK)을 사용할 수 있으나, 상기 예시에 국한되지 않고 통상의 기술자에게 자명한 분산제는 제한 없이 모두 사용 가능하다.As the dispersing agent, a polyester-based dispersing agent may be used, and specifically, TEGO-Disperse 670 (manufacturer : EVONIK) can be used, but it is not limited to the above examples, and all dispersants obvious to those skilled in the art can be used without limitation.

상기 코팅 조성물은 기타 첨가제로 안정화제를 추가로 포함할 수 있고, 상기 안정화제는 자외선 흡수제, 산화방지제 등을 포함할 수 있으나, 상기 예시에 국한되지 않고 제한 없이 사용 가능하다.The coating composition may further include a stabilizer as other additives, and the stabilizer may include a UV absorber, an antioxidant, and the like, but is not limited to the above examples and may be used without limitation.

상기 코팅층(15)을 형성하기 위한, 코팅 조성물은 보다 구체적으로 상기 화학식 1로 표시되는 아크릴계 화합물; 유기 용매, 무기 입자 및 분산제를 포함할 수 있다.For forming the coating layer 15, the coating composition is more specifically an acrylic compound represented by Formula 1; organic solvents, inorganic particles and dispersants.

상기 코팅 조성물은 유기용매 100 중량부에 대하여, 상기 화학식 1로 표시되는 아크릴계 화합물 40 내지 60 중량부, 무기 입자 20 내지 40 중량부 및 분산제 5 내지 15 중량부를 포함할 수 있다. 상기 범위에 의하는 경우 각 구성 성분의 상호 작용에 의한 발수 효과가 임계적 의의가 있는 정도의 상승효과가 발현되며, 상기 범위를 벗어나는 경우 상승효과가 급격히 저하되거나 거의 없게 된다.The coating composition may include 40 to 60 parts by weight of the acrylic compound represented by Formula 1, 20 to 40 parts by weight of inorganic particles, and 5 to 15 parts by weight of a dispersant, based on 100 parts by weight of the organic solvent. In the case of the above range, a synergistic effect is expressed to the extent that the water repellency effect due to the interaction of each component is of critical significance, and when it is out of the above range, the synergistic effect is rapidly reduced or almost nonexistent.

보다 바람직하게, 상기 코팅 조성물의 점도는 1500 내지 1800cP이며, 상기 점도가 1500cP 미만인 경우에는 센서(10) 표면에 도포하면, 흘러내려 코팅층(15)의 형성이 용이하지 않은 문제가 있고, 1800cP를 초과하는 경우에는 균일한 코팅층(15)의 형성이 용이하지 않은 문제가 있다.More preferably, the viscosity of the coating composition is 1500 to 1800 cP, and when the viscosity is less than 1500 cP, when applied to the surface of the sensor 10, there is a problem that it is not easy to form the coating layer 15 because it flows down, and the coating composition exceeds 1800 cP. In the case of doing so, there is a problem in that formation of a uniform coating layer 15 is not easy.

[제조예 1: 코팅층의 제조][Preparation Example 1: Preparation of coating layer]

1. 코팅 조성물의 제조1. Preparation of coating composition

메틸에틸케톤에 하기 화학식 1로 표시되는 아크릴계 화합물, 무기입자 및 분산제를 혼합하여, 코팅 조성물을 제조하였다:A coating composition was prepared by mixing methyl ethyl ketone with an acrylic compound represented by Formula 1, inorganic particles, and a dispersant:

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00006
Figure pat00006

여기서, here,

n 및 m은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 1 내지 100의 정수이며, L1은 바이페닐렌기이다.n and m are the same as or different from each other, each independently represent an integer of 1 to 100, and L 1 is a biphenylene group.

상기 대전방지 조성물의 보다 구체적인 조성은 하기 표 2와 같다. A more specific composition of the antistatic composition is shown in Table 2 below.

TX1TX1 TX2TX2 TX3TX3 TX4TX4 TX5TX5 유기용매organic solvent 100100 100100 100100 100100 100100 아크릴계 화합물acrylic compound 3030 4040 5050 6060 7070 무기입자inorganic particles 1010 2020 3030 4040 5050 분산제dispersant 1One 55 1010 1515 2020

(단위 중량부)2. 코팅층의 제조 (Unit weight part) 2. Preparation of coating layer

센서(10)의 일면에 상기 DX1 내지 DX5의 코팅 조성물을 도포 후, 경화시켜 코팅층(15)을 형성하였다. After coating the coating composition of DX1 to DX5 on one surface of the sensor 10, the coating layer 15 was formed by curing.

[실험예][Experimental Example]

1. 표면 외관에 대한 평가1. Evaluation of surface appearance

코팅 조성물의 점도 차이로 인해, 코팅층(15)을 제조한 이후, 균일한 표면이 형성되었는지 여부에 대해 관능 평가를 진행하였다. 균일한 코팅층(15)을 형성하였는지 여부에 대한 평가를 진행하였고, 하기와 같은 기준에 의해 평가를 진행하였다. Due to the difference in viscosity of the coating composition, after the coating layer 15 was prepared, a sensory evaluation was conducted on whether or not a uniform surface was formed. Evaluation was conducted on whether or not a uniform coating layer 15 was formed, and the evaluation was conducted according to the following criteria.

○: 균일한 코팅층 형성○: uniform coating layer formation

×: 불균일한 코팅층의 형성×: Formation of non-uniform coating layer

TX1TX1 TX2TX2 TX3TX3 TX4TX4 TX5TX5 관능 평가sensory evaluation ХХ ХХ

코팅층(15)을 형성할 때, 일정 점도 미만인 경우에는 센서(10)의 표면에서 흐름이 발생하여, 경화 공정 이후, 균일한 코팅층(15)의 형성이 어려운 경우가 다수 발생하였다. 이에 따라, 생산 수율이 낮아지는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 점도가 너무 높은 경우에도, 조성물의 균일 도포가 어려워 균일한 코팅층(15)의 형성이 불가하였다.When forming the coating layer 15, when the viscosity is less than a certain amount, flow occurs on the surface of the sensor 10, and it is difficult to form a uniform coating layer 15 after the curing process in many cases. Accordingly, a problem of lowering the production yield may occur. In addition, even when the viscosity is too high, it is difficult to uniformly apply the composition and it is impossible to form a uniform coating layer 15 .

2. 발수각의 측정2. Measurement of water repellency angle

상기 센서(10) 표면에 코팅층(15)을 형성한 이후, 발수각을 측정한 결과는 하기 표 4과 같다. After forming the coating layer 15 on the surface of the sensor 10, the results of measuring the water repellency angle are shown in Table 4 below.

전진 접촉각 (“)Advancing contact angle (“) 정지 접촉각 (“)Static contact angle (“) 후진 접촉각 (“)receding contact angle (“) TX1TX1 117.1±2.9117.1±2.9 112.1±4.1112.1±4.1 < 10< 10 TX2TX2 132.4±1.5132.4±1.5 131.5±2.7131.5±2.7 141.7±3.4141.7±3.4 TX3TX3 138.9±3.0138.9±3.0 138.9±2.7138.9±2.7 139.8±3.7139.8±3.7 TX4TX4 136.9±2.0136.9±2.0 135.6±2.6135.6±2.6 140.4±3.4140.4±3.4 TX5TX5 116.9±0.7116.9±0.7 115.4±3.0115.4±3.0 < 10< 10

상기 표 4에 나타낸 바와 같이, TX1 내지 TX5의 코팅 조성물을 이용하여 코팅층(15)을 형성한 이후, 접촉각을 측정한 결과를 확인하였다. TX1 및 TX5는 후진 접촉각이 10도 미만으로 측정되었다. 즉, 코팅 조성물을 제조하기 위한 최적의 범위를 벗어나게 되는 경우, 물방울이 피닝(Pinning)되는 현상이 발생하는 것을 확인하였다. 반면 TX2 내지 4에서는 피닝 현상이 발생하지 않음을 확인하여 우수한 방수 효과를 나타낼 수 있음을 확인하였다.As shown in Table 4, after forming the coating layer 15 using the coating compositions of TX1 to TX5, the result of measuring the contact angle was confirmed. TX1 and TX5 measured receding contact angles less than 10 degrees. That is, it was confirmed that a phenomenon in which water droplets are pinned occurs when the coating composition is out of the optimal range for preparing the coating composition. On the other hand, it was confirmed that the pinning phenomenon did not occur in TX2 to 4, indicating that excellent waterproofing effect could be exhibited.

3. 내오염성 평가3. Fouling resistance evaluation

상기 실시예에 따른 코팅층(15)을 형성한 센서(10)를 크레인 장비에 부착하고, 40일 간 바닷가 환경에 노출되도록 하였다. 비교예(Con)로는 코팅층(15)이 형성되지 않은 동일한 센서(10)를 사용하였으며, 각각의 센서(10)는 크레인 장비 중 동일한 위치에 부착하였다.The sensor 10 having the coating layer 15 according to the above embodiment was attached to crane equipment and exposed to the seaside environment for 40 days. As a comparative example (Con), the same sensor 10 without the coating layer 15 was used, and each sensor 10 was attached to the same position among crane equipment.

그 뒤 실험 전후의 센서(10)의 오염 및 부식 정도를 유관으로 평가하였고, 객관적인 비교를 위하여 코팅층(15)이 형성되지 않은 비교예와 비교하여 그 결과를 1 내지 10의 지수로 평가하여 하기의 표 5에 나타내었다. 하기의 지수는 그 숫자가 낮을수록 내오염성이 우수한 것이다.After that, the degree of contamination and corrosion of the sensor 10 before and after the experiment was evaluated as related, and for objective comparison, the result was compared with a comparative example in which the coating layer 15 was not formed, and the result was evaluated by an index of 1 to 10, and the following Table 5 shows. In the index below, the lower the number, the better the stain resistance.

ConCon TX1TX1 TX2TX2 TX3TX3 TX4TX4 TX5TX5 내오염성stain resistance 1010 77 33 33 33 88

(단위: 지수)상기 표 5를 참조하면, 센서(10)에 코팅층(15)을 형성하는 경우 외부 환경에 센서(10)를 설치하면서, 센서(10)가 외부로 노출되어도 높은 내오염성을 오랜 기간 분석하기 용이한 형태로 진동 데이터를 수집할 수 있다는 점을 알 수 있다. 특히 TX2 내지 TX4에 의하는 경우 코팅층(15)에 의한 내오염성이 매우 우수하다는 점을 확인할 수 있다.(Unit: Index) Referring to Table 5 above, when the coating layer 15 is formed on the sensor 10, while installing the sensor 10 in the external environment, even if the sensor 10 is exposed to the outside, high contamination resistance is maintained for a long time. It can be seen that vibration data can be collected in a form that is easy to analyze for a period. In particular, in the case of TX2 to TX4, it can be confirmed that the contamination resistance by the coating layer 15 is very excellent.

이하, 상술한 내용들을 바탕으로 본 명세서의 바람직한 또 다른 일 실시예에 따른, 인공지능을 활용한 크레인 장비의 이상 감지 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, based on the above description, a method for detecting an abnormality of crane equipment using artificial intelligence according to another preferred embodiment of the present specification will be described in detail as follows.

본 발명에 따른 인공지능을 활용한 크레인 장비의 이상 감지 방법을 수행하는 주체는 상술한 본 발명에 따른 컴퓨팅 장치(100) 또는 컴퓨팅 장치(100)에 포함된 프로세서일 수 있다. A subject performing the abnormal detection method of crane equipment using artificial intelligence according to the present invention may be the above-described computing device 100 according to the present invention or a processor included in the computing device 100.

또한, 본 발명에 따른 인공지능을 활용한 크레인 장비의 이상 감지 방법에 대한 설명 중 상술한 내용과 동일하거나 중복되는 내용은 생략될 수 있으며, 이는 본 발명의 기술분야의 통상의 기술자에게는 자명하게 이해될 수 있다. In addition, in the description of the method for detecting abnormality of crane equipment using artificial intelligence according to the present invention, the same or overlapping contents as the above may be omitted, which is clearly understood by those skilled in the art of the present invention. It can be.

도 11 및 도 12는 본 발명에 따른 인공지능을 활용한 크레인 장비의 이상 감지 방법을 나타낸 것이다. 11 and 12 show a method for detecting abnormalities in crane equipment using artificial intelligence according to the present invention.

도 11에 따르면, 본 발명에 따른 인공지능을 활용한 크레인 장비의 이상 감지 방법은 정상 상태의 크레인 장비에서 발생되는 정상 진동 데이터 및 비정상 상태의 크레인 장비에서 발생되는 비정상 진동 데이터를 학습하는 단계(S1100), 대상 크레인 장비에서 발생되는 진동 시그널을 수신하는 단계(S1200) 및 학습된 결과값 및 진동 시그널을 기초로 대상 크레인 장비의 이상 상태를 감지하는 단계(S1300)를 포함할 수 있다. According to FIG. 11, the abnormal detection method of crane equipment using artificial intelligence according to the present invention includes the steps of learning normal vibration data generated from crane equipment in a normal state and abnormal vibration data generated from crane equipment in an abnormal state (S1100 ), receiving a vibration signal generated from the target crane equipment (S1200) and detecting an abnormal state of the target crane equipment based on the learned result value and vibration signal (S1300).

이때, 정상 진동 데이터는 정상 상태로 판정된 크레인 장비에서 발생되는 진동 데이터일 수 있고, 비정상 진동 데이터는 비정상 상태로 판정된 크레인 장비에서 발생되는 진동 데이터일 수 있으며, 또한, 대상 크레인 장비는 이상 상태의 감지 대상이 되는 장비로서, 센서(10)가 부착된 크레인 장비를 의미할 수 있다. 본 발명에 따른 센서(10)는 정상 진동 데이터 및 비정상 진동 데이터를 동일한 위치에서 측정하고, 대상 크레인 장비 중 해당 위치에 대응되는 위치에 설치될 수 있다. 이는 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템에서도 동일하게 이해될 수 있다.At this time, the normal vibration data may be vibration data generated by the crane equipment determined to be in a normal state, and the abnormal vibration data may be vibration data generated by the crane equipment determined to be in an abnormal state, and the target crane equipment may be in an abnormal state. As the equipment to be sensed of, it may mean a crane equipment to which the sensor 10 is attached. The sensor 10 according to the present invention measures normal vibration data and abnormal vibration data at the same location, and may be installed at a location corresponding to the corresponding location among target crane equipment. This can be equally understood in the system according to an embodiment of the present invention described above.

도 12에 따르면, 본 발명에 따른 학습하는 단계(S1100)는 정상 진동 데이터 및 비정상 진동 데이터에 FFT(Fast Fourier Transform)를 적용하는 단계(S1110), FFT가 적용된 정상 진동 데이터 및 비정상 진동 데이터에 제1 차이값을 도출하는 단계(S1120) 및 제1 차이값을 학습하는 단계(S1130)를 포함할 수 있다. 이때, 본 발명의 일 실시예에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 제1 차이값은 이상 상태의 종류에 따라 달라질 수 있다. According to FIG. 12, the learning step (S1100) according to the present invention is a step of applying FFT (Fast Fourier Transform) to steady vibration data and abnormal vibration data (S1110), and to the steady vibration data and abnormal vibration data to which the FFT is applied. It may include deriving a first difference value (S1120) and learning the first difference value (S1130). At this time, as described in an embodiment of the present invention, the first difference value according to the present invention may vary according to the type of abnormal state.

전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 모델링하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽힐 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 모델링되는 것도 포함한다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 명세서의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 명세서의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 명세서의 범위에 포함된다.The above-described present invention can be modeled as a computer readable code on a medium on which a program is recorded. The computer-readable medium includes all types of recording devices in which data readable by a computer system is stored. Examples of computer-readable media include Hard Disk Drive (HDD), Solid State Disk (SSD), Silicon Disk Drive (SDD), ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage device, etc. , and also includes those modeled in the form of carrier waves (eg, transmission over the Internet). Accordingly, the above detailed description should not be construed as limiting in all respects and should be considered illustrative. The scope of this specification should be determined by reasonable interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of this specification are included in the scope of this specification.

앞에서 설명된 본 발명의 어떤 실시 예들 또는 다른 실시 예들은 서로 배타적이거나 구별되는 것은 아니다. 앞서 설명된 본 발명의 어떤 실시 예들 또는 다른 실시 예들은 각각의 구성 또는 기능이 병용되거나 조합될 수 있다.Any or other embodiments of the present invention described above are not mutually exclusive or distinct. Certain or other embodiments of the present invention described above may be used in combination or combination of respective configurations or functions.

상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.The above detailed description should not be construed as limiting in all respects and should be considered illustrative. The scope of the present invention should be determined by reasonable interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the present invention are included in the scope of the present invention.

1: 크레인 장비
2: 부품
10: 센서
100: 컴퓨팅 장치
1: Crane equipment
2: Part
10: sensor
100: computing device

Claims (7)

동작에 따른 진동 시그널을 발생하는 크레인 장비의 이상을 감지하기 위한 시스템에 있어서,
상기 진동 시그널을 감지하는 센서; 및
미리 입력된 정상 진동 데이터 및 비정상 진동 데이터를 학습하고, 학습된 결과값 및 상기 진동 시그널을 기초로 상기 크레인 장비의 이상 상태를 감지하는 컴퓨팅 장치;를 포함하는 것인,
인공지능을 활용한 크레인 장비의 이상 감지 시스템.
In a system for detecting anomalies of crane equipment that generates vibration signals according to operation,
a sensor that detects the vibration signal; and
A computing device that learns pre-input normal vibration data and abnormal vibration data, and detects an abnormal state of the crane equipment based on the learned result value and the vibration signal;
Crane equipment abnormality detection system using artificial intelligence.
제1항에 있어서,
상기 컴퓨팅 장치는 상기 이상 상태를 복수의 모드(mode)로 분류하고,
상기 복수의 모드는 상기 이상 상태에 따른 대처 방법이 동일한지를 기준으로 미리 정해진 것인,
인공지능을 활용한 크레인 장비의 이상 감지 시스템.
According to claim 1,
The computing device classifies the abnormal state into a plurality of modes,
The plurality of modes are predetermined based on whether the coping methods according to the abnormal state are the same,
Crane equipment abnormality detection system using artificial intelligence.
제1항에 있어서,
상기 컴퓨팅 장치는,
상기 정상 진동 데이터 및 비정상 진동 데이터에 FFT(Fast Fourier Transform)를 적용하고, 상기 FFT가 적용된 정상 진동 데이터 및 비정상 진동 데이터에 제1 차이값을 도출하며, 상기 제1 차이값을 학습하는 것인,
인공지능을 활용한 크레인 장비의 이상 감지 시스템.
According to claim 1,
The computing device,
Applying FFT (Fast Fourier Transform) to the steady vibration data and abnormal vibration data, deriving a first difference value to the steady vibration data and abnormal vibration data to which the FFT is applied, and learning the first difference value,
Crane equipment abnormality detection system using artificial intelligence.
제3항에 있어서,
상기 컴퓨팅 장치는,
상기 진동 시그널에 대하여 제1 기간 동안의 제1 진동 시그널, 및 제2 기간 동안의 제2 진동 시그널을 추출하고,
상기 컴퓨팅 장치는,
상기 제1 진동 시그널 및 상기 제2 진동 시그널에 FFT를 적용하고, 상기 FFT가 적용된 제1 진동 시그널 및 제2 진동 시그널의 제2 차이값을 도출하며, 상기 제2 차이값과 상기 제1 차이값의 유사도를 기초로 상기 크레인 장비의 이상 상태를 감지하는 것인,
인공지능을 활용한 크레인 장비의 이상 감지 시스템.
According to claim 3,
The computing device,
Extracting a first vibration signal for a first period and a second vibration signal for a second period with respect to the vibration signal;
The computing device,
FFT is applied to the first vibration signal and the second vibration signal, a second difference value between the first vibration signal and the second vibration signal to which the FFT is applied is derived, and the second difference value and the first difference value To detect the abnormal state of the crane equipment based on the similarity of,
Crane equipment abnormality detection system using artificial intelligence.
제4항에 있어서,
상기 제1 차이값은 상기 이상 상태의 종류에 따른 데이터이며,
상기 컴퓨팅 장치는,
상기 크레인 장비의 이상 상태를 감지한 경우, 상기 제1 차이값 및 제2 차이값에 대하여 K-중심 군집화 과정을 수행하고, 상기 K-중심 군집화 과정을 기초로 최종적으로 2개의 클러스터를 생성하며, 상기 2개의 클러스터 사이의 유클리드 거리를 기초로 상기 유사도를 도출하는 것인,
인공지능을 활용한 크레인 장비의 이상 감지 시스템.
According to claim 4,
The first difference value is data according to the type of the abnormal state,
The computing device,
When an abnormal state of the crane equipment is detected, a K-center clustering process is performed on the first difference value and the second difference value, and finally two clusters are generated based on the K-center clustering process, Deriving the similarity based on the Euclidean distance between the two clusters,
Crane equipment abnormality detection system using artificial intelligence.
정상 상태의 크레인 장비에서 발생되는 정상 진동 데이터 및 비정상 상태의 크레인 장비에서 발생되는 비정상 진동 데이터를 학습하는 단계;
대상 크레인 장비에서 발생되는 진동 시그널을 수신하는 단계; 및
학습된 결과값 및 상기 진동 시그널을 기초로 상기 대상 크레인 장비의 이상 상태를 감지하는 단계;를 포함하되,
상기 학습하는 단계는,
상기 정상 진동 데이터 및 비정상 진동 데이터에 FFT(Fast Fourier Transform)를 적용하는 단계;
상기 FFT가 적용된 정상 진동 데이터 및 비정상 진동 데이터에 제1 차이값을 도출하는 단계; 및
상기 제1 차이값을 학습하는 단계를 포함하는 것인,
인공지능을 활용한 크레인 장비의 이상 감지 방법.
Learning normal vibration data generated from crane equipment in a normal state and abnormal vibration data generated from crane equipment in an abnormal state;
Receiving a vibration signal generated from the target crane equipment; and
Detecting an abnormal state of the target crane equipment based on the learned result value and the vibration signal; Including,
The learning step is
applying a Fast Fourier Transform (FFT) to the steady vibration data and the abnormal vibration data;
deriving a first difference between the normal vibration data and the abnormal vibration data to which the FFT is applied; and
Comprising the step of learning the first difference value,
A method for detecting anomalies in crane equipment using artificial intelligence.
명령어들을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체로서,
상기 명령어들은 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 프로세서로 하여금 제6항의 방법을 수행하게 하는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체.
A non-transitory computer readable medium storing instructions,
The instructions, when executed by a processor, cause the processor to perform the method of claim 6.
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