KR20150007367A - Opc-ua 기반의 능동형 발전소 조기경보 시스템 및 운영 방법 - Google Patents

Opc-ua 기반의 능동형 발전소 조기경보 시스템 및 운영 방법 Download PDF

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Abstract

OPC-UA 기반의 능동형 발전소 조기경보 시스템 및 운영 방법이 개시된다. OPC-UA 기반의 능동형 발전소 조기경보 시스템의 서버는, 발전소 디바이스의 태그 값을 수집하는 태그 값 수집부; 수집된 상기 태그 값에 기초하여 능동적으로 태그별 위험도를 계산하고, 계산된 상기 태그별 위험도를 이력 처리하는 태그 리스크 능동 처리부; 상기 태그별 위험도에 기초하여 발전소 위험도를 해석하는 발전소 리스크 능동 처리부; 및 상기 태그별 위험도 및 상기 발전소 위험도 중 적어도 하나의 데이터를 OPC-UA 클라이언트에서 사용가능한 메타데이터 형태로 변환하여 전송하는 조기경보 전송부를 포함할 수 있다.

Description

OPC-UA 기반의 능동형 발전소 조기경보 시스템 및 운영 방법{OPC-UA-based active power plant early warning system and operating method}
본 발명은 OPC-UA(OLE(ObjectLinking and Embedding) for Process Control Unified Architecture) 기반의 능동형 발전소 조기경보 시스템 및 운영 방법에 관한 것이다.
일반적으로 발전소에 설치되는 각종 설비들은 각종 밸브 및 배관이 배치되고, 고압의 오일에 의해 동작하기에 고열이 발생되고 있어 점검 인원의 접근이 용이하지 않고 시야 확보가 어려워 감시가 어려운 문제점이 있다.
특히, 자동화 설비로 이루어지는 발전소는 설치 면적에 비하여 근무 인원이 적기에 발전소의 모든 설비를 실시간으로 감시할 수는 없는 특성이 있다.
따라서, 고압의 오일이 유동되고 밸브나 배관 계통에서 오일의 누출이 발생하는 경우 이로 인한 화재 혹은 기타 재난의 우려가 높지만, 이를 조기에 감지하기에는 어려운 문제점이 있다.
이를 해결하기 위해 영상 감시 시스템을 이용하기도 하지만, 일반적으로 모니터링 인원이 별도로 상주하고 있어야 하며, 영상 판독 결과 역시 주로 저장 기록을 추후 검토하거나 모니터링 인원에 의한 인위적인 인지 및 식별에 대한 보조적인 역할을 수행하고 있을 뿐이다.
본 발명은 발전소의 디바이스 태그 값을 수집하여 능동적으로 태그별 위험도를 계산하고 발전도 위험도를 해석하여 그 데이터를 저장하고, 필요 시에 OPC-UA 클라이언트에 조기경보 정보를 제공하는 OPC-UA 기반의 능동형 발전소 조기경보 시스템 및 운영방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, OPC-UA 기반의 능동형 발전소 조기경보 시스템의 서버에 있어서, 발전소 디바이스의 태그 값을 수집하는 태그 값 수집부; 수집된 상기 태그 값에 기초하여 능동적으로 태그별 위험도를 계산하고, 계산된 상기 태그별 위험도를 이력 처리하는 태그 리스크 능동 처리부; 상기 태그별 위험도에 기초하여 발전소 위험도를 해석하는 발전소 리스크 능동 처리부; 및 상기 태그별 위험도 및 상기 발전소 위험도 중 적어도 하나의 데이터를 OPC-UA 클라이언트에서 사용가능한 메타데이터 형태로 변환하여 전송하는 조기경보 전송부를 포함하는 OPC-UA 기반의 능동형 조기경보 서버가 제공된다.
한편 본 발명의 다른 측면에 따르면, OPC-UA 기반의 능동형 발전소 조기경보 시스템의 운영방법에 있어서, 발전소 디바이스의 태그 값을 수집하는 단계; 수집된 상기 태그 값에 기초하여 능동적으로 태그별 위험도를 계산하는 단계; 계산된 상기 태그별 위험도를 이력 처리하는 단계; 상기 태그별 위험도에 기초하여 발전소 위험도를 해석하는 단계; 및 상기 태그별 위험도 및 상기 발전소 위험도 중 적어도 하나의 데이터를 OPC-UA 클라이언트에서 사용가능한 메타데이터 형태로 변환하여 전송하는 단계를 포함하는 OPC-UA 기반의 능동형 발전소 조기경보 시스템의 운영방법이 제공된다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 발전소의 디바이스 태그 값을 수집하여 능동적으로 태그별 위험도를 계산하고 발전도 위험도를 해석하여 그 데이터를 저장하고, 필요 시에 OPC-UA 클라이언트에 조기경보 정보를 제공하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 조기경보 서버의 구성 블록도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 조기경보 서버의 능동형 조기경보 처리부의 구성 블록도,
도 3은 위험도 계산을 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 조기경보 단말기의 구성 블록도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 조기경보 서버에서 수행되는 능동형 조기경보 방법의 순서도.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 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.
또한, 명세서에 기재된 "…부" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 OPC-UA 기반의 능동형 발전소 조기경보 시스템은 발전소 디바이스의 태그(tag) 값을 수집하여 능동적으로 태그별 위험도(risk)를 계산하여 발전도 위험도를 해석하고, 그 데이터를 저장하는 능동형 리스크 데이터 처리를 수행하고, OPC-UA 클라이언트에 필요한 조기경보 정보를 제공하는 것을 특징으로 한다.
OPC-UA는 보안을 강화하고 정보 모델을 제공하면서 프로세스 제어를 위한 OPC 통신을 제공하는 크로스 플랫폼의 서비스 지향 아키텍처 (SOA, Service-Oriented Architecture)이다. OPC-UA는 클라이언트-서버 시스템으로 다른 응용 프로그램에 자신의 정보를 노출하려는 응용 프로그램을 UA 서버라 하고, 다른 응용 프로그램에서 정보를 사용하려는 응용 프로그램을 UA 클라이언트라고 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 OPC-UA 기반의 능동형 발전소 조기경보 시스템은 능동형 리스크 데이터 처리 및 조기경보 정보 제공을 위한 능동형 조기경보 서버와 사용자에게 조기경보를 알리기 위한 능동형 조기경보 클라이언트를 포함하며, 능동형 조기경보 서버가 UA 서버에 해당하고 능동형 조기경보 클라이언트가 UA 클라이언트에 해당한다.
능동형 조기경보 서버와 능동형 조기경보 클라이언트에 대하여 이하 관련 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 조기경보 서버의 구성 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 조기경보 서버의 능동형 조기경보 처리부의 구성 블록도이며, 도 3은 위험도 계산을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 조기경보 서버(100)는 발전소 디바이스의 태그 값을 수집하여 능동적으로 태그별 위험도를 계산하여 발전소 위험도를 해석하고 그 데이터를 저장하며, 능동형 조기경보 클라이언트에 조기경보 정보를 전송한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 조기경보 서버(100)는 태그 값 수집부(110), 능동형 조기경보 처리부(120), 조기경보 전송부(150)를 포함한다. 데이터베이스로 발전소 태그 데이터베이스(130) 및 조기경보 데이터베이스(140)를 포함할 수 있으며, OPC-UA 기반의 데이터 처리 및 데이터 전송을 위해 OPC-UA 서버 스택(160)을 더 포함할 수도 있다.
태그 값 수집부(110)는 발전소 디바이스의 태그 값을 수집한다. 발전소 디바이스의 태그 값은 태그가 부착된 발전소 디바이스의 온도값, 압력값, 수위값 등의 아날로그 값일 수 있다.
태그 값 수집부(110)에서의 태그 값 수집 방법으로는, 발전소 디바이스에 설치된 센서들을 고유의 태그 ID를 가지는 태그로 표시하고, 이로부터 각 태그 값을 검출하여 하드와이어를 통해 유선 네트워크로 태그 값 수집부(110)로 전송된다.
발전소 디바이스에 설치된 센서들에 관한 태그 ID는 발전소 태그 데이터베이스(130)에 저장되어 있을 수 있으며, 태그 값 수집부(110)는 발전소 태그 데이터베이스(130)에 저장된 데이터를 이용하여 태그 값을 수집 및 관리한다.
능동형 조기경보 처리부(120)는 태그 값 수집부(110)에서 수집한 태그 값에 기초하여 능동적으로 태그별 위험도를 계산하고, 이에 기초하여 발전도 위험도를 해석하며, 그 데이터를 저장하는 능동형 리스크 데이터 처리를 수행한다.
여기서, 능동적이라는 의미는 태그 값이 변경되는 경우 자동적으로 위험도를 계산하고 관련된 정보를 갱신하는 것을 의미한다.
도 2를 참조하면, 능동형 조기경보 처리부(120)는 태그 리스크 능동 처리부(122), 발전소 리스크 능동 처리부(124), 저장부(126)를 포함한다.
태그 리스크 능동 처리부(122)는 태그 값 수집부(110)에서 수집한 태그 값에 기초하여 능동적으로 태그별 위험도를 계산한다. 태그 값에 변경이 없는 경우에는 이전 데이터를 갱신하지 않으며, 태그 값에 변경이 있는 경우에 한하여 태그별 위험도를 재계산하여 후속 처리를 수행한다.
위험도는 정상 운전시의 위험도와 트립 이후의 위험도로 구분될 수 있다. 정상 운전시의 위험도는 운전이 방해되는 값을 의미하며, 트립 설정치(Trip Set-Point)로 칭하기도 한다.
도 3에 도시된 것과 같이, 정상 운전 범위(Normal range)를 벗어난 시점부터 트립 설정치까지를 0~100%로 설정하고 현재값이 그 중 어느 정도에 있는가를 그 신호의 위험도로 나타낸다.
도 3에서는 현재값의 트립값에 대한 위험도는 대략 50% 정도이다.
이와 같이 트립에 관련된 모든 신호들의 위험도를 산출함으로써 태그별 위험도를 계산할 수 있게 된다.
트립에 관련된 모든 신호들의 위험도를 산출한 후 가장 위험도가 큰 신호를 그 호기의 대표 정상시 위험도로 선정하여 감시하면 여러 호기들을 한 화면에서 감시할 수 있게 된다.
또한, 트립 이후의 위험도로는 발전소 기준으로 비상운전 진입조건이 있어, 해당 조건의 만족 여부를 감시하게 된다.
비상운전 이후에는 노심용융 등과 같은 사고단계가 있을 수 있으며, 각 단계마다 해당 단계를 결정짓는 설정치(Set-Point)가 있게 되며, 이러한 설정치를 이용하여 위험도를 계산하게 된다.
또한, 태그 리스크 능동 처리부(122)는 태그별 위험도의 이력(history log) 처리도 수행할 수 있으며, 이력 데이터는 조기경보 데이터베이스(140)에 저장될 수 있다. 이력 데이터로는 위험도와 태그 값이 시간에 따라 저장되며, 사용자의 요구에 따라 능동형 조기경보 클라이언트에서 위험도 이력 트렌드 그래프 혹은 태그 값 이력 트렌드 그래프 출력 시에 데이터로 제공될 수 있다.
발전소 리스크 능동 처리부(124)는 태그 리스크 능동 처리부(122)에서 계산된 태그별 위험도로부터 발전소 위험도를 해석한다.
서로 다른 위치에 설치된 태그에 대하여 수집된 태그별 위험도를 종합하여 가장 위험도가 큰 신호를 해당 호기에서의 대표 위험도, 즉 발전소 위험도로 설정할 수 있다.
또한, 발전소 리스크 능동 처리부(124)는 각 단계 별 사고시에 감시할 신호가 무엇인지를 결정한다. 즉, 태그별 위험도에 기초하여 현재 발전소에서 가장 큰 위험요소로 분류되는 발전소 디바이스를 결정하고, 이를 기준으로 발전소 위험도를 해석할 수 있다.
이 경우 앞서 설명한 것과 같이 이전 단계에서의 상한에서 현재 단계에서의 유의미한 값(예를 들어, 설정치)까지의 거리를 0~100% 위험도로 설정하고, 현재값이 그 중 어느 위치에 있는지를 상대적으로 계산함으로써 감시 신호, 즉 감시 대상이 되는 발전소 디바이스의 현재 위험도로 산출할 수 있을 것이다.
저장부(126)는 태그 리스크 능동 처리부(122)에서 처리된 데이터에 기초하여 계산된 태그별 위험도 및/또는 발전소 리스크 능동 처리부(124)에서 처리된 데이터에 기초하여 해석된 발전소 위험도에 관련된 데이터를 저장한다.
위험도에 관련된 데이터는 조기경보 데이터베이스(140)에 저장될 수 있으며, 후술할 조기경보 전송부(150)에서 이를 이용할 수 있다.
조기경보 전송부(150)는 태그 위험도 관련 정보 및/또는 발전소 위험도 관련 정보를 OPC-UA 기반의 능동형 조기경보 클라이언트에서 사용가능한 메타데이터 형태로 변환하여 전송한다.
조기경보 전송부(150)에서 전송하고자 하는 정보는 능동형 조기경보 클라이언트의 OPC-UA 클라이언트 스택(240)과 통신하여 능동형 조기경보 서버(100)에 필요한 정보를 송수신하는 OPC-UA 서버 스택(160)을 통해 능동형 조기경보 클라이언트로 전송될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 조기경보 단말기의 구성 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 조기경보 단말기(200)는 OPC-UA 클라이언트로서 기능한다. 고정형 기기 혹은 모바일 기기(이동통신 단말, 스마트폰, 태블릿 PC 등)에 조기경보 서비스 전용 애플리케이션이 설치됨으로써 조기경보 단말기(200)로서 동작할 수 있다.
도 4를 참조하면, 조기경보 단말기(200)는 조기경보 UI(210), 조기경보 UI 데이터베이스(230), 조기경보 정보요청부(220)를 포함한다.
조기경보 UI(210)는 사용자에게 제공되는 발전소의 조기경보 정보를 그래픽 유저 인터페이스를 통해 출력한다.
조기경보 UI 데이터베이스(230)는 조기경보 UI(210)에 제공되는 조기경보 데이터 및 정보의 데이터베이스로서, 서버측에서 전송된 위험도 정보가 저장된다.
조기경보 정보요청부(220)는 사용자 UI를 통해 필요한 정보를 능동형 조기경보 서버(100)에 요청하는 처리부이다.
본 실시예에 따른 조기경보 단말기(200)는 OPC-UA 클라이언트로서, OPC-UA 서버 스택(160)과 통신하여 조기경보 단말기(200)가 필요한 정보를 송수신하는 소프트웨어 스택인 OPC-UA 클라이언트 스택(240)을 포함한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 조기경보 서버에서 수행되는 능동형 조기경보 방법의 순서도이다. 도 5에 도시된 각 단계들은 능동형 조기경보 서버(100)의 각 구성요소에 의해 수행될 수 있을 것이다.
우선 태그 값 수집부(110)는 OPC-UA 기반의 발전소 디바이스의 태그 값을 수집한다(단계 S300).
태그 리스크 능동 처리부(122)는 수집된 태그 값을 기반으로 태그의 위험도를 능동적으로 계산한다(단계 S310). 여기서, 능동적 계산은 임의의 발전소 디바이스의 태그 값이 변경된 경우에 한하여 관련 데이터를 갱신하는 것을 의미한다.
또한, 태그 리스크 능동 처리부(122)는 계산된 태그 위험도를 이력 데이터로 조기경보 데이터베이스(140)에 저장한다(단계 S320).
발전소 리스크 능동 처리부(124)는 단계 S310에서 계산된 태그 위험도를 기반으로 발전소 위험도 정보를 생성한다(단계 S330). 발전소에 설치된 각종 디바이스의 태그 위험도를 종합하여 발전소의 위험도를 해석한다.
조기경보 전송부(150)는 태그 위험도 및/또는 발전소 위험도 관련 정보를 OPC-UA 클라이언트에서 사용가능한 형태, 즉 메타데이터 형태로 변환하고, OPC-UA 서버 스택(160)을 통해 전송한다(단계 S340).
상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 능동형 조기경보 서버
110: 태그 값 수집부
120: 능동형 조기경부 처리부
130: 발전소 태그 데이터베이스
140: 조기경보 데이터베이스
150: 조기경보 전송부
160: OPC-UA 서버 스택
122: 태그 리스크 능동 처리부
124: 발전소 리스크 능동 처리부
126: 저장부
200: 조기경보 단말기
210: 조기경보 UI
220: 조기경보 정보요청부
230: 조기경보 UI 데이터베이스
240: OPC-UA 클라이언트 스택

Claims (2)

  1. OPC-UA(OLE for Process Control Unified Architecture) 기반의 능동형 발전소 조기경보 시스템의 서버에 있어서,
    발전소 디바이스의 태그 값을 수집하는 태그 값 수집부;
    수집된 상기 태그 값에 기초하여 능동적으로 태그별 위험도를 계산하고, 계산된 상기 태그별 위험도를 이력 처리하는 태그 리스크 능동 처리부;
    상기 태그별 위험도에 기초하여 발전소 위험도를 해석하는 발전소 리스크 능동 처리부; 및
    상기 태그별 위험도 및 상기 발전소 위험도 중 적어도 하나의 데이터를 OPC-UA 클라이언트에서 사용가능한 메타데이터 형태로 변환하여 전송하는 조기경보 전송부를 포함하는 OPC-UA 기반의 능동형 조기경보 서버.
  2. OPC-UA(OLE for Process Control Unified Architecture) 기반의 능동형 발전소 조기경보 시스템의 운영방법에 있어서,
    발전소 디바이스의 태그 값을 수집하는 단계;
    수집된 상기 태그 값에 기초하여 능동적으로 태그별 위험도를 계산하는 단계;
    계산된 상기 태그별 위험도를 이력 처리하는 단계;
    상기 태그별 위험도에 기초하여 발전소 위험도를 해석하는 단계; 및
    상기 태그별 위험도 및 상기 발전소 위험도 중 적어도 하나의 데이터를 OPC-UA 클라이언트에서 사용가능한 메타데이터 형태로 변환하여 전송하는 단계를 포함하는 OPC-UA 기반의 능동형 발전소 조기경보 시스템의 운영방법.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112508443A (zh) * 2020-12-19 2021-03-16 深圳供电局有限公司 一种电力行业现场作业风险管控***
CN116153036A (zh) * 2022-11-21 2023-05-23 华能花凉亭水电有限公司 一种水电站智能巡检报警***及方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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