KR101953035B1 - 배관 상태 모니터링 장치 및 방법 - Google Patents

배관 상태 모니터링 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

배관 상태 모니터링 장치가 제공된다. 상기 배관 상태 모니터링 장치는 복수의 테스트 박스로부터 측정 데이터를 수신하는 통신부, 상기 복수의 테스트 박스를 설치 지역에 따라 그룹핑하고, 상기 설치 지역에 대한 비저항 파라미터와 평균 측정값을 각각의 그룹 별로 저장하는 메모리 및 상기 비저항 파라미터와 상기 평균 측정값에 따라 상기 각각의 그룹에 대한 정상 상태를 계산하고, 상기 계산된 정상 상태와 상기 복수의 테스트 박스 각각의 측정 데이터를 비교하여 도유 의심 구간의 테스트 박스를 검출하는 프로세서를 포함할 수 있다.

Description

배관 상태 모니터링 장치 및 방법{MONITORING APPARATUS AND METHOD FOR PIPE LINE STATE}
이하의 실시예들은 배관 상태 모니터링 장치 및 방법에 관한 것이다.
배관 시설 중 송유관은 수십 km 또는 수백 km 내의 구간에서 원유, 휘발유, 경유, 등유, 항공유 등의 석유류를 수송하는 배관을 나타낸다. 송유관에는 배관이 부식되어 누출되는 경우, 지진 등과 같은 지각 변동에 의해 배관이 손상되어 누출되는 경우, 외부 공사현장의 굴착 등에 의해 배관이 손상되는 경우, 배관이 매설된 인근지역에서 기름을 도유하기 위해 악의적으로 배관을 훼손하는 경우 등의 사유로 누설(leak)이 발생할 수 있다.
구체적으로, 배관을 따라 흐르는 기름을 도유하기 위해 아크 용접을 수행하거나 다른 설비를 부착하게 되면 송유관에서는 이상 전기신호가 계측될 수 있다. 위와 같은 이상 전기신호를 사전에 분석하는 방법으로 도유 행위를 차단하고 송유관의 상태를 정기적으로 보수할 수 있다.
대한민국 등록특허 제10-0954605호는 유비쿼터스 기반 배관시설 상태 상시 감시 시스템에 관한 발명이다. 구체적으로, 배관 시설 상에 부착되어 설치되는 진동센서 및 지진계를 통해 배관손상 또는 배관 내용물 탈취여부를 검출하는 진단 프로그램을 제공하고 있다.
일측에 따르면, 배관 상태 모니터링 장치가 제공된다. 상기 배관 상태 모니터링 장치는 복수의 테스트 박스로부터 측정 데이터를 수신하는 통신부, 상기 복수의 테스트 박스를 설치 지역에 따라 그룹핑하고, 상기 설치 지역에 대한 비저항 파라미터와 평균 측정값을 각각의 그룹 별로 저장하는 메모리 및 상기 비저항 파라미터와 상기 평균 측정값에 따라 상기 각각의 그룹에 대한 정상 상태를 계산하고, 상기 계산된 정상 상태와 상기 복수의 테스트 박스 각각의 측정 데이터를 비교하여 도유 의심 구간의 테스트 박스를 검출하는 프로세서를 포함할 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 통신부는 전류값 및 전압값을 상기 측정 데이터로서 수신하고, 상기 프로세서는 상기 정상 상태의 전류 방향 및 전압 크기와 상기 측정 데이터를 비교하여 도유 의심 구간의 테스트 박스를 검출할 수 있다. 또한, 상기 전류값 및 상기 전압값은 상기 복수의 테스트 박스 각각이 접촉된 배관으로부터 측정된 데이터일 수 있다.
다른 일실시예에 따르면, 상기 프로세서는 동일한 그룹에 속하는 복수의 테스트 박스와 다른 전류 방향을 갖는 제1 테스트 박스를 도유 의심 구간의 테스트 박스로 검출할 수 있다.
또 다른 일실시예에 따르면, 상기 프로세서는 그룹의 정상 전압 범위를 초과하는 전압 피크값이 상기 측정 데이터에 포함되고 상기 전압 피크값의 기울기가 정상 임계치 이상인 제1 테스트 박스를 도유 의심 구간의 테스트 박스로 검출할 수 있다.
또 다른 일실시예에 따르면, 상기 메모리는 상기 설치 지역 각각에 대한 토질, 수분 함유량 및 온도 중 적어도 하나에 따라 결정된 비저항 파라미터와 소정 시간 동안의 각각의 그룹의 평균 측정값을 저장할 수 있다.
다른 일측에 따르면, 배관 상태 모니터링 방법이 제공된다. 상기 배관 상태 모니터링 방법은 복수의 테스트 박스로부터 측정 데이터를 수신하는 단계, 미리 지정된 데이터베이스로부터 상기 복수의 테스트 박스가 속하는 각각의 그룹의 비저항 파라미터와 소정 시간 동안의 평균 측정값을 확인하는 단계, 상기 비저항 파라미터와 상기 평균 측정값에 따라 상기 각각의 그룹에 대한 정상 상태를 계산하는 단계 및 상기 계산된 정상 상태와 상기 복수의 테스트 박스 각각의 측정 데이터를 비교하여 도유 의심 구간의 테스트 박스를 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 측정 데이터를 수신하는 단계는 상기 복수의 테스트 박스 각각이 접촉된 배관으로부터 측정된 전류값 및 전압값을 수신하는 단계를 포함하고, 상기 도유 의심 구간의 테스트 박스를 검출하는 단계는 상기 정상 상태의 전류 방향 및 전압 크기와 상기 측정 데이터를 비교하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 일실시예에 따르면, 상기 도유 의심 구간의 테스트 박스를 검출하는 단계는 동일한 그룹에 속하는 복수의 테스트 박스와 다른 전류 방향을 갖는 제1 테스트 박스를 도유 의심 구간의 테스트 박스로 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 일실시예에 따르면, 상기 도유 의심 구간의 테스트 박스를 검출하는 단계는 그룹의 정상 전압 범위를 초과하는 전압 피크값이 상기 측정 데이터에 포함되고 상기 전압 피크값의 기울기가 정상 임계치 이상인 제1 테스트 박스를 도유 의심 구간의 테스트 박스로 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
도 1은 일실시예에 따라 지정된 서버와 통신하는 복수의 테스트 박스를 도시하는 예시도이다.
도 2는 도 1에서 설명된 복수의 테스트 박스 중 제1 그룹을 확대하여 도시하는 예시도이다.
도 3은 일실시예에 따른 배관 상태 모니터링 장치의 블록도이다.
도 4a 내지 도 4c는 일실시예에 따라 배관 상태 모니터링 장치가 수신하는 측정 데이터의 그래프이다.
도 5는 다른 일실시예에 따른 배관 상태 모니터링 방법을 도시하는 흐름도이다.
실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있다. 따라서, 실시예들은 특정한 개시형태로 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
아크(Arc) 방전이란 두 전극(예를 들면, 배관과 용접봉) 사이의 기체를 통하여 전극 사이로 임계치 이상의 전류가 흐르는 현상을 나타낼 수 있다. 구체적으로, 사용자는 공기와 같은 비전도성 매체를 통해 전류를 발생시키고, 아크를 지지하는 전극으로부터 전자의 열이온 방출이 일어나도록 하여 아크 방전을 수행할 수 있다.
전기 아크 용접은 아크 방전을 통해 발생되는 강력한 열 에너지를 이용하여 금속을 녹이는 과정을 나타낸다. 구체적으로, 용접 모재와 용접봉 각각에 전원이 연결되면 용접 모재의 표면과 용접봉 사이에 아크가 발생하여 모재가 접합된다.
위와 같은 전기 아크 용접이 배관에 수행되면, 배관으로부터 이상 전기신호가 측정될 것이다. 이하에서는, 배관에 설치된 복수의 테스트 박스로부터 수신되는 측정 데이터를 이용하여 도유 의심 구간을 검출해내는 서버의 다양한 실시예들이 자세히 설명된다.
도 1은 일실시예에 따라 지정된 서버와 통신하는 복수의 테스트 박스를 도시하는 예시도이다. 도 1을 참조하면, 배관을 따라 설치된 복수의 테스트 박스(111, 112, 113, 114, 121, 122, 123, 131, 132, 133)가 도시된다. 이하의 설명에서 테스트 박스는 중앙 서버에서 원격으로 배관의 상태를 모니터링하기 위해 설치된 시설을 나타낸다. 구체적으로, 테스트 박스는 원거리에 있는 서버와 통신하도록 하는 통신 모듈, 배관을 따라 흐르는 전류값을 측정하는 전류계 및 표준 전압에 대한 배관의 전위차를 측정하는 전압계를 포함할 수 있다.
일실시예에 따라 배관에 설치된 복수의 테스트 박스(111, 112, 113, 114, 121, 122, 123, 131, 132, 133)들은 복수의 그룹으로 각각 그룹핑될 수 있다. 보다 구체적으로, 복수의 테스트 박스(111, 112, 113, 114, 121, 122, 123, 131, 132, 133)들은 설치된 지역에 따라 그룹핑될 수 있다. 이를테면, 배관이 배설된 지역에 따라 제1 그룹(110)에는 제1 테스트 박스(111) 내지 제4 테스트 박스(114)가 그룹핑된다. 또한, 제2 그룹(120)에는 제5 테스트 박스(121)에서부터 제7 테스트 박스(123)가 그룹핑되고, 제3 그룹(130)에는 제8 테스트 박스(131)에서부터 제10 테스트 박스(133)가 그룹핑될 수 있다. 예를 들면, 제1 그룹(110)은 호서 구간을 커버하는 배관에 설치된 테스트 박스를 나타내고, 제2 그룹(120)은 울산에서 대구 구간을 커버하는 배관에 설치된 테스트 박스를 나타낼 수 있다. 또한, 제3 그룹(130)은 대전에서 천안 구간을 커버하는 배관에 설치된 테스트 박스를 나타낼 수 있다. 앞서 설명한 복수의 테스트 박스(111, 112, 113, 114, 121, 122, 123, 131, 132, 133)들의 그룹핑 방법은 이해를 돕기 위한 예시적 기재일 뿐 다른 실시예를 제한하거나 한정하는 것으로 해석되어서는 안될 것이다. 본 실시예에서는 배관을 따라 10개의 테스트 박스가 배치된 실시예가 설명되지만 이 역시도 다른 실시예를 제한하거나 한정하는 것으로 해석되어서는 안될 것이다. 이를테면, 특정 지역을 커버하는 배관에는 50 개의 테스트 박스가 설치될 수도, 100 개의 테스트 박스가 설치될 수도 있을 것이다.
도 1에 도시된 것처럼, 배관에는 지정된 간격으로 복수의 정류기들(예를 들면, 제1 정류기, 제2 정류기 및 제3 정류기)이 설치될 수 있다. 복수의 정류기들 각각은 배관으로 지정된 전하를 공급할 수 있다. 일실시예로서, 복수의 정류기들 각각의 출력 케이블 중 음극 케이블이 배관에 연결될 수 있다. 이에 따라, 토지로부터 양전하가 배관에 공급되더라도, 복수의 정류기들이 공급하는 음전하의 영향으로 인해 금속 표면에 형성된 부식 전류가 소멸될 수 있다. 제1 정류기, 제2 정류기 및 제3 정류기 각각은 토양에 있는 수분과 산소의 영향으로 진행될 수 있는 부식 현상을 최소화하는 역할을 수행할 수 있다. 앞서 설명된 실시예와 같이 배관을 따라 3 개의 정류기가 배치된 실시예가 도시되지만 이 역시도 다른 실시예를 제한하거나 한정하는 것으로 해석되어서는 안될 것이다. 기술분야의 전문가의 필요에 따라 특정 지역을 커버하는 배관에는 10 개의 정류기가 설치될 수도 100 개의 정류기가 설치될 수도 있을 것이다.
도 2는 도 1에서 설명된 복수의 테스트 박스 중 제1 그룹을 확대하여 도시하는 예시도이다. 도 2를 참조하면, 도 1에서 설명된 제1 그룹(110)의 테스트 박스들이 설치된 지역이 보다 상세하게 도시된다. 제1 그룹(110)에 대응하는 배관에는 제1 정류기(140)와 함께 복수의 테스트 박스(111, 112, 113, 114)들이 설치될 수 있다.
복수의 테스트 박스(111, 112, 113, 114)들은 미리 지정된 서버로 측정 데이터를 전송한다. 보다 구체적으로, 상기 측정 데이터는 복수의 테스트 박스(111, 112, 113, 114)가 설치된 배관에 대한 전류값 및 전압값을 나타낼 수 있다. 서버는 메모리에 저장된 데이터베이스를 이용하여 각각의 지역에 대한 상기 전류값 및 상기 전압값의 정상 상태를 계산할 수 있다. 이하의 설명에서 배관의 정상 상태는 배관에 대한 비정상적인 전기적 접촉이 없고, 다른 부하가 연결되지 않은 상태를 나타낸다. 보다 구체적으로, 상기 서버는 아래의 수학식 1을 이용하여 각각의 지역에 대한 배관전압강하의 정상 크기를 계산해낼 수 있다.
Figure 112017088101167-pat00001
상기 수학식 1에서, UL(volt)은 배관전압강하 값을 나타내고, I(A)는 배관을 따라 흐르는 부하 전류를 나타낸다. 또한, RL(Ω)은 배관 저항을 나타낼 수 있다.
보다 구체적으로, 배관에 대해 아크 용접이 수행되는 경우에 RL은 배관 주변 환경의 고유저항 ρ, 배관 단면적 A, 배관 도전율 y 및 용접기 효율 η를 고려하여 계산될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 고유저항 ρ는 배관 주변 환경의 영향에 따라 결정되는 값을 나타낼 수 있다.
도 2를 참조하면, 복수의 테스트 박스(111, 112, 113, 114)이 설치된 제1 그룹(110)은 송유관 주변을 따라 흐르는 하천(150) 및 높은 수분 함유량을 갖는 토지(160)에 의해 고유저항 ρ가 결정될 수 있다. 본 실시예에 따른 서버는 고유저항 ρ을 결정하는 토질, 수분 함유량 및 온도 중 적어도 하나를 비저항 파라미터로서 저장할 수 있다. 보다 구체적으로, 서버는 복수의 테스트 박스(111, 112, 113, 114)가 설치된 설치 지역 각각에 대해 비저항 파라미터와 소정 시간 동안의 평균 측정값을 매핑하여 저장할 수 있다. 본 실시예의 서버는 데이터베이스에 저장된 비저항 파라미터 및 평균 측정값을 이용하여 각각의 그룹에 대한 정상 상태값을 계산할 수 있다.
상기 서버는 복수의 테스트 박스로부터 수신되는 측정값에 일률적인 판단 기준을 적용하는 것이 아닌, 토질이나 하천 등과 같은 설치 환경을 고려한 정상 상태를 계산할 수 있다. 이에 따라, 상기 서버는 실제 설치 지역에 따른 정상 상태를 정의할 수 있어, 보다 정확하게 배관의 이상 상태를 검출해내는 효과를 기대할 수 있다. 이하에서는 본 실시예에 따른 서버의 구성과 함께 상기 서버가 정상 상태를 계산하는 과정에서 대해 자세히 서술될 것이다.
도 3은 일실시예에 따른 배관 상태 모니터링 장치의 블록도이다. 도 3을 참조하면, 배관 상태 모니터링 장치(300)는 통신부(310), 메모리(320) 및 프로세서(330)를 포함할 수 있다. 통신부(310)는 복수의 테스트 박스로부터 측정 데이터를 수신할 수 있다. 복수의 테스트 박스는 서로 다른 지역에 설치되며, 배관에 접촉된다. 또한, 복수의 테스트 박스는 설치 지역의 배관 상태를 나타내는 측정 데이터를 획득하고 통신부(310)로 전송할 수 있다. 예시적으로, 통신부(310)는 배관에 대한 전류값 및 전압값을 상기 측정 데이터로서 수신할 수 있다.
통신부(310)는 미리 지정된 통신 인터페이스를 통하여 서로 다른 위치에 설치된 복수의 테스트 박스 각각과 데이터 통신을 수행할 수 있다. 상기 통신 인터페이스는 WLAN(Wireless LAN), WiFi(Wireless Fidelity) Direct, DLNA(Digital Living Network Alliance), Wibro(Wireless broadband), Wimax(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 등의 무선 인터넷 인터페이스와 블루투스(Bluetooth™), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), UWB(Ultra Wideband), ZigBee, NFC(Near Field Communication) 등의 근거리 통신 인터페이스를 포함할 수 있다. 뿐만 아니라, 통신 인터페이스는 외부와 통신을 수행할 수 있는 모든 인터페이스(예를 들어, 유선 인터페이스)를 나타낼 수 있다.
메모리(320)는 복수의 테스트 박스를 설치 지역에 따라 그룹핑하여 저장할 수 있다. 이를테면, 메모리(320)는 제1 지역에 연관되는 복수의 테스트 박스들을 제1 그룹으로 그룹핑하고, 제2 지역에 연관되는 복수의 테스트 박스들을 제2 그룹으로 그룹핑할 수 있다. 같은 원리로, 메모리(320)는 제N 지역에 연관되는 복수의 테스트 박스들을 제N 그룹으로 그룹핑할 수 있다.
또한, 메모리(320)는 설치 지역에 대한 비저항 파라미터와 소정 시간 동안의 평균 측정값을 각각의 그룹 별로 매핑하여 저장할 수 있다. 평균 측정값은 미리 지정된 시간 동안 동일한 그룹의 복수의 테스트 박스들이 측정한 전류값 및 전압값의 평균값을 나타낼 수 있다. 메모리(320)는 복수의 테스트 박스가 설치된 설치 지역 각각에 대응하는 토질, 수분 함유량 및 온도 중 적어도 하나에 따라 결정된 비저항 파라미터와 소정 시간 동안의 각각의 그룹의 평균 측정값을 서로 매핑하여 저장할 수 있다.
예시적으로, 메모리(320)는 제1 그룹에 속하는 복수의 테스트 박스에 대한 비저항 파라미터를 아래의 표 1과 같이 저장할 수 있다.
제1 그룹(TB1 내지 TB150)
배관 비저항 0.17(μΩm)
코팅 저항 100(kΩft 2)
코팅 투자율 2.4(μ0)
배관 금속 투자율 300(μ0)
토지 비저항 100(Ωm)
상기 표 1에서 TB1 내지 TB150은 제1 그룹에 포함되는 복수의 테스트 박스를 식별하기 위한 인덱스값을 나타낼 수 있다. 또한, 상기 표 1에서 μ0는 진공 투자율로서
Figure 112017088101167-pat00002
을 가질 수 있다. 본 실시예에 따른 배관 상태 모니터링 장치(300)는 각각의 그룹에 대응하는 비저항 파라미터를 저장하여 그룹 별 정상 상태를 계산하는데 이용할 수 있다. 그에 따라, 종래와 같이 일괄적으로 정상 범위를 설정하는 방식에 비해 도유 의심 구간을 검출하는 정확도와 신뢰도가 향상될 수 있다.
다른 일실시예로서, 통신부(310)는 복수의 테스트 박스로부터 시스템 온도 측정값 및 배관 온도 측정값을 측정 데이터로서 수신할 수 있다. 복수의 테스트 박스 각각은 외부 온도를 측정하기 위한 온도 센서를 포함할 수 있다. 프로세서(330)는 수신된 측정 데이터에 기초하여 배관저항 온도계수 RT를 계산할 수 있다. 보다 구체적으로, 프로세서(330)는 아래의 수학식 2와 같이 배관저항 온도계수 RT를 계산할 수 있다.
Figure 112017088101167-pat00003
상기 수학식 1에서 Rt는 기준 온도에서의 저항값을 나타내고, α는 배관에 대응하는 저항온도계수이고, ΔT는 상기 기준 온도로부터의 온도 변화량을 나타낼 수 있다. 프로세서(330)는 배관의 고유저항, 배관의 길이, 단면적, 투과율 및 배관의 온도에 기초하여 배관을 통과하는 전기신호의 감쇠 비율을 계산할 수 있다.
프로세서(330)는 메모리(320)에 저장된 비저항 파라미터와 평균 측정값을 이용하여 상기 각각의 그룹에 대한 정상 상태를 계산할 수 있다. 보다 구체적으로, 프로세서(330)는 상기 수학식 1에 저장된 비저항 파라미터들과 평균 측정값을 적용하여 이상 상태 및 정상 상태 각각에 대응하는 배관전압강하 값을 계산할 수 있다. 또한, 프로세서(330)는 평균 측정값을 이용하여 이상 상태 및 정상 상태 각각의 대응하는 배관의 전류 방향을 계산할 수 있다.
프로세서(330)는 정상 상태와 복수의 테스트 박스 각각의 측정 데이터를 비교하여 도유 의심 구간에 속하는 테스트 박스를 검출할 수 있다. 일실시예로서, 프로세서(330)는 각각의 그룹 별로 정상 상태의 전류 방향과 측정 데이터를 비교하여 도유 의심 구간의 테스트 박스를 검출할 수 있다. 구체적으로, 평균 측정값에 따를 때 제1 그룹에 속하는 복수의 테스트 박스들이 정류기를 기준으로 오른쪽의 전류 방향을 나타내는 경우가 있을 수 있다. 이 경우에 제1 그룹 내의 일부 테스트 박스들이 왼쪽의 전류 방향을 나타낸다면, 프로세서(330)는 해당 설치 지역에 있는 배관에 전기적 접촉이 존재한다는 것을 인식하고 상기 일부 테스트 박스를 도유 의심 구간의 테스트 박스로 검출할 수 있다.
다른 일실시예로서, 프로세서(330)는 각각의 그룹 별로 정상 상태의 전압 크기와 측정 데이터를 비교하여 도유 의심 구간의 테스트 박스를 검출할 수 있다. 상기 전압 크기는 상기 수학식 1에 따라 계산된 배관전압강하 값을 나타낼 수 있다. 프로세서(330)는 각각의 그룹에 대해 미리 정의된 정상 전압 범위를 초과하는 전압 피크값이 측정 데이터에 포함되는지 여부를 확인할 수 있다. 정상 전압 범위를 초과하는 전압 피크값이 상기 측정 데이터에 포함되지 않는 경우, 프로세서(330)는 해당 그룹을 정상 상태로 판단할 수 있다. 반면에, 정상 전압 범위를 초과하는 전압 피크값이 측정 데이터에 포함되는 경우, 프로세서(330)는 전압 피크값의 기울기가 정상 임계치를 초과하는지 여부를 확인할 수 있다. 프로세서(330)는 전압 피크값의 기울기가 정상 임계치를 초과하는 제1 테스트 박스를 도유 의심 구간의 테스트 박스로 검출할 수 있다. 다른 일실시예로서, 프로세서(330)는 전압 피크값의 기울기가 정상 임계치 이하인 경우, 제1 테스트 박스가 설치된 배관 구역에 다른 고정 시설물로부터 전류가 누설되고 있음을 검출할 수 있다. 이를테면, 상기 배관에는 주변의 지하철과 같은 지하 시설에서 누설되는 전류가 유입될 수 있다.
본 실시예에 따른 배관 상태 모니터링 장치(300)는 전압 피크값의 크기 자체뿐만 아니고, 상기 전압 피크값이 증가하는 기울기를 통해 도유를 위한 아크 방전이 수행 중인지 주변의 고정 시설물로부터 유입되는 다른 전류가 존재하는 지 여부를 판단할 수 있어 보다 정확하게 도유 의심 구간을 검출하는 효과가 존재한다. 앞서 설명한 바와 같이, 아크 방전은 짧은 시간 동안 많은 에너지를 배관에 전달하여 큰 전류의 변동을 발생시킨다. 따라서 상기 아크 방전은 자연적으로 발생하는 배관 부식 보다는 시간에 따른 변화량 정도에서 큰 차이가 나타날 것이다.
또한, 검출된 도유 의심 구간이 배관 유지 공사가 예정된 구간이라면 사용자들은 해당 설치 지역 내에서 공사가 진행 중이라는 것을 알 수 있을 것이다. 그러나, 도유 의심 구간에 사전 신고된 어떠한 예정된 공사도 없는 경우, 사용자는 현재 해당 설치 지역의 배관에 대해 불법적인 전기 접촉이 일어나고 있다는 것을 용이하게 파악할 수 있을 것이다.
도 4a 내지 도 4c는 일실시예에 따라 배관 상태 모니터링 장치가 수신하는 측정 데이터의 그래프이다. 도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 각각의 그룹으로부터 배관 상태 모니터링 장치가 수신하는 측정 데이터의 그래프가 도시된다. 도 4a 내지 도 4c에서 X 축은 각각의 그룹에 속하는 테스트 박스의 인덱스(index)를 나타내고, Y 축은 테스트 박스가 측정하는 전압값(mV)을 나타낸다.
도 4a는 제1 그룹에 속하는 테스트 박스들이 지정된 시점에서 획득한 전압값을 도시한다. 제1 그룹에는 제1 테스트 박스(TB1)에서부터 제105 테스트 박스(TB105)가 포함된다. 마찬가지로, 도 4b는 제2 그룹에 속하는 테스트 박스들이 상기 지정된 시점에서 획득한 전압값을 도시한다. 제2 그룹에는 제1 테스트 박스(TB1)에서부터 제249 테스트 박스(TB249)가 포함된다. 도 4c는 제3 그룹에 속하는 테스트 박스들이 상기 지정된 시점에서 획득한 전압값을 도시한다. 제3 그룹에는 제1 테스트 박스(TB1)에서부터 제178 테스트 박스(TB178)가 포함된다. 본 실시예와 같이 각각의 그룹에는 서로 다른 개수의 테스트 박스가 그룹핑될 수 있다. 그룹핑되는 테스트 박스의 개수는 배관의 길이와 해당 지역의 환경에 따라 결정될 수 있다. 본 실시예에서 각각의 그룹에 설치된 테스트 박스의 개수는 이해를 돕기 위한 예시적 기재일 뿐 다른 실시예들을 제한하거나 한정하는 것으로 해석되어서는 안 될 것이다. 기술 분야에 속하는 전문가의 선택에 따라 다양한 개수의 테스트 박스가 각각의 그룹에 할당될 수 있다.
배관 상태 모니터링 장치의 프로세서는 각각의 그룹에 대응하는 정상 전압 범위를 계산할 수 있다. 또한, 배관 상태 모니터링 장치는 메모리 영역에 상기 계산된 정상 전압 범위를 각각의 그룹에 매핑하여 저장할 수 있다. 도 4a와 같이, 제1 그룹의 테스트 박스들에 대해서는 y1 이하 y2 이상의 전압 범위가 정상 상태로 설정될 수 있다. 또한, 도 4b 및 도 4c 각각과 같이 제2 그룹의 테스트 박스들에 대해서는 y3 이하 y4 이상의 전압 범위가 정상 상태로 설명되며, 제3 그룹의 테스트 박스들에 대해서는 y5 이하 y6 이상의 전압 범위가 정상 상태로 설정될 수 있다. 각각의 그룹에 대한 정상 상태의 전압 범위는 서로 상이한 범위를 나타낼 수 있다. 보다 구체적으로, 각각의 그룹에 속하는 복수의 테스트 박스들이 설치된 토질 환경, 수분 환경 및 온도 환경에 따라 비저항 파라미터가 결정되고, 상기 비저항 파라미터에 의해 서로 다른 전압 범위가 정상 상태로서 계산될 수 있다.
도 4a를 참조하면, 정상 상태 범위를 초과하는 두 개의 측정값(411, 412)이 도시된다. 배관 상태 모니터링 장치는 두 개의 측정값(411, 412)을 획득한 테스트 박스들을 도유 의심 구간의 테스트 박스로 검출할 수 있다. 두 개의 측정값(411, 412)을 획득한 테스트 박스가 설치된 지역에는 아크 용접이나 지하철 전류의 유입과 같은 외부 간섭이 존재할 수 있다. 이에 따라, 사용자는 해당 도유 의심 구간을 조사하여 도유 행위를 사전에 차단할 수 있다.
마찬가지로, 도 4b를 참조하면 정상 상태 범위를 초과하는 측정구간(420)이 도시된다. 배관 상태 모니터링 장치는 해당 측정구간(420)을 도유 의심 구간으로 검출할 수 있다. 마찬가지로, 사용자는 측정구간(420)을 방문하여 이상 전기신호가 측정되는 원인을 조사하고 배관에 대한 불법적인 접근을 사전에 차단할 수 있다.
도 4c를 참조하면, 정상 상태 범위에 미치지 못하는 측정값(430)이 도시된다. 배관 상태 모니터링 장치는 측정값(430)을 획득한 테스트 박스를 도유 의심 구간의 테스트 박스로 검출할 수 있다. 다른 일실시예로서, 측정값(430)의 정상 범위 이탈은 테스트 박스의 고장이나 배관의 손상으로부터 발생될 수 있다. 사용자는 해당 구간을 방문하여 배관의 손상 및 테스트 박스의 점검 등을 수행할 수 있다.
본 실시예에 따른 배관 상태 모니터링 장치는 각각의 그룹 별로 측정 데이터를 비교하여 도유 의심 구간을 검출할 수 있다. 배관이 배설된 환경에 따라 비저항 파라미터가 다르기 때문에 정상 상태와 이상 상태를 나누는 기준값이 상이하게 적용된다. 본 실시예에 따른 배관 상태 모니터링 장치는 메모리에 구현된 데이터베이스를 통해 각각의 그룹 별로 정상 상태를 계산할 수 있다. 그에 따라, 상기 배관 상태 모니터링 장치는 종래 방식 보다 높은 정확도와 신뢰도로서 도유 의심 구간을 검출할 수 있다.
도 5는 다른 일실시예에 따른 배관 상태 모니터링 방법을 도시하는 흐름도이다. 도 5를 참조하면, 배관 상태 모니터링 방법은 복수의 테스트 박스로부터 측정 데이터를 수신하는 단계(510), 미리 지정된 데이터베이스로부터 상기 복수의 테스트 박스가 속하는 각각의 그룹의 비저항 파라미터와 소정 시간 동안의 평균 측정값을 확인하는 단계(520), 상기 비저항 파라미터와 상기 평균 측정값에 따라 상기 각각의 그룹에 대한 정상 상태를 계산하는 단계(530) 및 상기 계산된 정상 상태와 상기 복수의 테스트 박스 각각의 측정 데이터를 비교하여 도유 의심 구간의 테스트 박스를 검출하는 단계(540)를 포함할 수 있다. 도 5에서 설명되는 각각의 단계들은 지정된 중앙 서버에서 수행될 수 있다. 상기 중앙 서버는 미리 지정된 통신 방식으로 복수의 테스트 박스들과 데이터 통신하며 배관의 이상 상태를 감사하는 장치를 나타낼 수 있다.
단계(510)에서 서버는 복수의 테스트 박스로부터 측정 데이터를 수신할 수 있다. 상기 복수의 테스트 박스들은 각각의 설치 지역에 따라 서로 다른 복수의 그룹으로 그룹핑될 수 있다. 단계(510)에서 서버는 배관으로부터 측정된 전류값, 전압값 및 배관 온도값을 복수의 테스트 박스 각각으로부터 수신할 수 있다.
단계(520)에서 서버는 미리 지정된 데이터베이스로부터 상기 복수의 테스트 박스가 속하는 각각의 그룹의 비저항 파라미터와 소정 시간 동안의 평균 측정값을 확인할 수 있다. 상기 미리 지정된 데이터베이스는 상기 서버 내에 구현된 메모리 공간에 저장될 수 있다. 또한, 다른 일실시예로서, 상기 미리 지정된 데이터베이스는 상기 서버와 데이터 통신하는 클라우드 서버에 저장될 수 있다.
단계(530)에서 서버는 상기 비저항 파라미터와 상기 평균 측정값에 따라 상기 각각의 그룹에 대한 정상 상태를 계산할 수 있다. 보다 구체적으로, 서버는 각각의 그룹 별로 정상 상태에 대응하는 정상 전압 범위를 계산할 수 있다. 또한, 서버는 각각의 그룹 별로 정상 상태에 대응하는 전류 방향을 계산할 수 있다.
단계(540)에서 서버는 상기 계산된 정상 상태와 상기 복수의 테스트 박스 각각의 측정 데이터를 비교하여 도유 의심 구간의 테스트 박스를 검출할 수 있다. 보다 구체적으로, 서버는 상기 정상 상태의 전류 방향 및 전압 크기와 상기 측정 데이터를 비교할 수 있다. 일실시예로서, 서버는 동일한 그룹에 속하는 복수의 테스트 박스와 다른 전류 방향을 갖는 제1 테스트 박스를 도유 의심 구간의 테스트 박스로 검출할 수 있다. 다른 일실시예로서, 그룹의 정상 전압 범위를 초과하는 전압 피크값이 상기 측정 데이터에 포함되고 상기 전압 피크값의 기울기가 정상 임계치 이상인 제1 테스트 박스를 도유 의심 구간의 테스트 박스로 검출할 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

Claims (9)

  1. 복수의 테스트 박스로부터 측정 데이터를 수신하는 통신부;
    상기 복수의 테스트 박스를 설치 지역에 따라 그룹핑하고, 상기 설치 지역에 대한 비저항 파라미터와 평균 측정값을 각각의 그룹 별로 저장하는 메모리; 및
    상기 비저항 파라미터와 상기 평균 측정값에 따라 상기 각각의 그룹에 대한 정상 상태를 계산하고, 상기 계산된 정상 상태와 상기 복수의 테스트 박스 각각의 측정 데이터를 비교하여 도유 의심 구간의 테스트 박스를 검출하는 프로세서
    를 포함하고,
    상기 메모리는 상기 설치 지역 각각에 대한 토질, 수분 함유량 및 온도 중 적어도 하나에 따라 결정된 비저항 파라미터와 소정 시간 동안의 각각의 그룹의 평균 측정값을 저장하는,
    배관 상태 모니터링 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 통신부는 전류값 및 전압값을 상기 측정 데이터로서 수신하고, 상기 프로세서는 상기 정상 상태의 전류 방향 및 전압 크기와 상기 측정 데이터를 비교하여 도유 의심 구간의 테스트 박스를 검출하고,
    상기 전류값 및 상기 전압값은 상기 복수의 테스트 박스 각각이 접촉된 배관으로부터 측정된 데이터인 배관 상태 모니터링 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 프로세서는 동일한 그룹에 속하는 복수의 테스트 박스와 다른 전류 방향을 갖는 제1 테스트 박스를 도유 의심 구간의 테스트 박스로 검출하는 배관 상태 모니터링 장치.
  4. 복수의 테스트 박스로부터 측정 데이터를 수신하는 통신부;
    상기 복수의 테스트 박스를 설치 지역에 따라 그룹핑하고, 상기 설치 지역에 대한 비저항 파라미터와 평균 측정값을 각각의 그룹 별로 저장하는 메모리; 및
    상기 비저항 파라미터와 상기 평균 측정값에 따라 상기 각각의 그룹에 대한 정상 상태를 계산하고, 상기 계산된 정상 상태와 상기 복수의 테스트 박스 각각의 측정 데이터를 비교하여 도유 의심 구간의 테스트 박스를 검출하는 프로세서
    를 포함하고,
    상기 통신부는 전류값 및 전압값을 상기 측정 데이터로서 수신하고, 상기 프로세서는 상기 정상 상태의 전류 방향 및 전압 크기와 상기 측정 데이터를 비교하여 도유 의심 구간의 테스트 박스를 검출하고,
    상기 전류값 및 상기 전압값은 상기 복수의 테스트 박스 각각이 접촉된 배관으로부터 측정된 데이터이며,
    상기 프로세서는 그룹의 정상 전압 범위를 초과하는 전압 피크값이 상기 측정 데이터에 포함되고 상기 전압 피크값의 기울기가 정상 임계치 이상인 제1 테스트 박스를 도유 의심 구간의 테스트 박스로 검출하는 배관 상태 모니터링 장치.
  5. 삭제
  6. 복수의 테스트 박스로부터 측정 데이터를 수신하는 단계;
    미리 지정된 데이터베이스로부터 상기 복수의 테스트 박스가 속하는 각각의 그룹의 비저항 파라미터와 소정 시간 동안의 평균 측정값을 확인하는 단계;
    상기 비저항 파라미터와 상기 평균 측정값에 따라 상기 각각의 그룹에 대한 정상 상태를 계산하는 단계; 및
    상기 계산된 정상 상태와 상기 복수의 테스트 박스 각각의 측정 데이터를 비교하여 도유 의심 구간의 테스트 박스를 검출하는 단계
    를 포함하고,
    상기 측정 데이터를 수신하는 단계는, 상기 복수의 테스트 박스 각각이 접촉된 배관으로부터 측정된 전류값 및 전압값을 수신하는 단계를 포함하고,
    상기 도유 의심 구간의 테스트 박스를 검출하는 단계는, 상기 정상 상태의 전류 방향 및 전압 크기와 상기 측정 데이터를 비교하는 단계를 포함하고,
    상기 도유 의심 구간의 테스트 박스를 검출하는 단계는, 그룹의 정상 전압 범위를 초과하는 전압 피크값이 상기 측정 데이터에 포함되고 상기 전압 피크값의 기울기가 정상 임계치 이상인 제1 테스트 박스를 도유 의심 구간의 테스트 박스로 검출하는 단계를 포함하는
    배관 상태 모니터링 방법.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서,
    상기 도유 의심 구간의 테스트 박스를 검출하는 단계는,
    동일한 그룹에 속하는 복수의 테스트 박스와 다른 전류 방향을 갖는 제1 테스트 박스를 도유 의심 구간의 테스트 박스로 검출하는 단계
    를 포함하는 배관 상태 모니터링 방법.
  9. 삭제
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