KR20210051981A

KR20210051981A - 센서 데이터 통신 시스템

Info

Publication number: KR20210051981A
Application number: KR1020190137963A
Authority: KR
Inventors: 박계도; 엄덕형
Original assignee: 에이치에스디엔진 주식회사
Priority date: 2019-10-31
Filing date: 2019-10-31
Publication date: 2021-05-10
Anticipated expiration: 2039-10-31
Also published as: KR102264970B1

Abstract

본 발명은 엔진에 장착된 다수의 센서로부터 데이터를 수집하여 전달하는 센서 데이터 통신 시스템에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 센서 데이터 통신 시스템은 상기 엔진에 장착된 상기 다수의 센서로부터 각종 데이터를 수집하는 하나 이상의 모듈형 센서 데이터 수집 장치와, 상기 모듈형 센서 데이터 수집 장치와 통신으로 데이터를 주고받으며 상기 모듈형 센서 데이터 수집 장치에 전달할 데이터 및 상기 모듈형 센서 데이터 수집 장치로부터 전달받은 데이터를 저장하는 데이터 전송 및 저장 장치를 포함한다.

Description

센서 데이터 통신 시스템{SENSOR DATA COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 엔진에 장착된 다수의 센서로부터 데이터를 수집하여 전달하는 센서 데이터 통신 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 선박의 엔진은 추진력을 발생하는 프로펠러와 인접한 선박의 하부에 배치되는 반면에 선박의 항해를 위한 제어실은 선박의 상부에 설치된다. 따라서, 선박의 크기에 따라 제어실에 배치된 제어 장치는 엔진과 상당한 거리로 이격된다.

한편, 선박의 엔진에는 통상적으로 여러 종류의 센서와 스위치들이 존재하는데, 이들은 엔진의 동작 상태를 측정하거나 모니터링하거나 제어하기 위해 엔진에 장착된다. 예를 들어, 압력 스위치, 압력 트랜스미터, 온도 스위치, 저항 벌브, 자기 스위치, 온도 센서, 유속 센서, 리미트 스위치 등이 엔진에 장착되고 있다.

이와 같이, 엔진에 부착되는 각종 장치들은 제어실의 제어 장치까지 배선을 통해 결선된다. 이러한 배선들은 조선소에서 선박을 제조할 때 연결 작업이 이루어지는데, 우선 엔진을 안착하고 난 후 엔진과 제어 장치 사이에 결선 작업이 이루어지게 된다. 그리고 엔진에 장착되는 각종 장치들과 제어실의 제어 장치를 연결하기 위한 결선 작업에는 엔진에 장착되는 각종 장치들의 수만큼 많은 케이블들과 이 케이블들을 지지하기 위한 부자재들이 필요하다.

이 때문에 조선소에서 전기, 전자 배선을 포설하는 작업에 인건비 및 자재비가 과도하게 소요되고 있으며, 더욱이 선박의 운행 중 케이블의 접촉 불량이나 단선이 발생하는 경우에는 보수가 용이하지 않을 뿐만 아니라 보수 완료시까지 운행을 중단하여야 하는 문제점이 있다.

본 발명의 실시예는 엔진에 장착된 다수의 센서로부터 데이터를 수집하여 전달하는 구성을 간소화한 센서 데이터 통신 시스템을 제공한다.

또한, 본 발명의 실시예는 동일한 메인 보드와 동일한 복수의 서브 보드를 구비한 하나 이상의 모듈형 센서 데이터 수집 장치를 가지고 엔진에 장착된 다수의 센서로부터 센서의 종류와 무관하게 데이터를 수집하여 전달할 수 있는 센서 데이터 통신 시스템을 제공한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 엔진에 장착된 다수의 센서로부터 데이터를 수집하여 전달하는 센서 데이터 통신 시스템은 상기 엔진에 장착된 상기 다수의 센서로부터 각종 데이터를 수집하는 하나 이상의 모듈형 센서 데이터 수집 장치와, 상기 모듈형 센서 데이터 수집 장치와 통신으로 데이터를 주고받으며 상기 모듈형 센서 데이터 수집 장치에 전달할 데이터 및 상기 모듈형 센서 데이터 수집 장치로부터 전달받은 데이터를 저장하는 데이터 전송 및 저장 장치를 포함한다.

상기한 센서 데이터 통신 시스템은 상기 데이터 전송 및 저장 장치로부터 데이터를 전달받아 표시하는 데이터 모니터링 장치를 더 포함할 수 있다.

상기 모듈형 센서 데이터 수집 장치는 상기 다수의 센서로부터 각각 센서 신호를 수집하며 분리 가능하게 일렬로 연결된 복수의 서브 보드와, 상기 복수의 서브 보드 중 일단에 위치한 서브 보드와 분리 가능하게 연결되어 상기 서브 보드가 수집한 데이터를 상기 데이터 전송 및 저장 장치로 전송하거나 상기 데이터 전송 및 저장 장치가 제공한 데이터를 상기 복수의 서브 보드에 할당하는 메인 보드를 포함할 수 있다.

상기 복수의 서브 보드는 각각 상기 다수의 센서의 종류와 무관하게 센서와 연결될 수 있다.

상기 복수의 서브 보드는 각각 상기 다수의 센서로부터 저항 온도 검출(resistance temperature detector, RTD) 신호, 서모커플(thermocouple, T/C) 신호, 커런트(current) 신호, 전압(voltage) 신호, 및 바이너리(binary) 신호 중 하나 이상을 수집할 수 있다.

상기한 센서 데이터 통신 시스템은 외부로부터 입력받은 도면 파일로부터 도면 정보를 추출하여 상기 데이터 전송 및 저장 장치에 제공하는 도면 정보 추출 장치를 더 포함할 수 있다.

상기 도면 정보는 상기 엔진의 종류에 따라 상이하게 설치된 상기 다수의 센서의 종류와 수 그리고 배치 상태에 대한 정보를 포함할 수 있다.

상기 데이터 전송 및 저장 장치는 상기 도면 정보를 상기 메인 보드에 전달할 수 있다. 그리고 상기 메인 보드가 전달받은 상기 도면 정보를 통해 상기 복수의 서브 보드가 현재 각각 연결된 센서의 종류를 설정하여 상기 복수의 서브 보드와 연결된 센서를 매칭시킬 수 있다.

상기 메인 보드와 상기 서브 보드는 각각 메인 마이크로프로세서와 서브 마이크로프로세서를 내장하며, 상기 메인 마이크로프로세서는 마스터(master)가 되고, 상기 서브 마이크로프로세서는 슬레이브(slave)가 될 수 있다.

상기 메인 보드는 상기 복수의 서브 보드가 수집한 데이터를 처리하는 메인 마이크로프로세서와, 상기 메인 마이크로프로세서가 처리한 데이터를 상기 데이터 전송 및 저장 장치에 전송하는 트랜시버와, 상기 메인 마이크로프로세서가 상기 복수의 서브 보드로부터 데이터를 입력 받기 위한 메인 데이터 입력단, 그리고 상기 메인 마이크로프로세서가 상기 복수의 서브 보드에 데이터를 출력하기 위한 메인 데이터 출력단을 포함할 수 있다.

상기 복수의 서브 보드는 각각 상기 다수의 센서들 중 하나 이상의 센서와 각각 연결되어 상기 센서로부터 수집한 신호를 변환하는 신호 변환기와, 상기 신호 변환기가 변환한 신호를 전달받아 처리하는 서브 마이크로프로세서와, 상기 신호 변환기 및 상기 서브 마이크로프로세서가 장착된 서브 보드 본체와, 상기 서브 보드 본체의 일측에 형성된 제1 서브 데이터 입력단 및 제1 서브 데이터 출력단과, 상기 서브 보드 본체의 타측에 형성된 제2 서브 데이터 입력단 및 제2 서브 데이터 출력단과, 상기 제1 서브 데이터 입력단과 상기 제2 서브 데이터 입력단 그리고 상기 서브 마이크로프로세서를 연결하는 서브 데이터 입력 라인과, 상기 제1 서브 데이터 출력단과 상기 제2 서브 데이터 출력단 그리고 상기 서브 마이크로프로세서를 연결하는 서브 데이터 출력 라인, 그리고 상기 제1 서브 데이터 출력단과 상기 제2 서브 데이터 출력단 그리고 상기 서브 마이크로프로세서가 만나는 지점의 상기 서브 데이터 출력 라인 상에 설치된 앤드 게이트(AND gate)를 포함할 수 있다.

상기 서브 보드의 상기 제1 서브 데이터 출력단은 상기 메인 보드의 상기 메인 데이터 입력단 또는 다른 상기 서브 보드의 상기 제2 서브 데이터 출력단과 접속될 수 있다. 그리고 상기 서브 보드의 상기 제1 서브 데이터 입력단은 상기 메인 보드의 상기 메인 데이터 출력단 또는 다른 상기 서브 보드의 상기 제2 서브 데이터 입력단과 접속될 수 있다.

상기 데이터 전송 및 저장 장치와 상기 모듈형 센서 데이터 수집 장치 간의 통신은 캔(controller area network, CAN) 통신 방식을 사용하고, 상기 캔 통신은 이중화될 수 있다.

상기 데이터 전송 및 저장 장치와 상기 데이터 모니터링 장치 간의 통신은 이더넷 통신 방식을 사용할 수 있다.

상기 도면 정보 추출 장치는 상기 도면 파일을 USB(universal serial bus) 또는 TCP/IP(transmission control protocol/internet protocol) 통신으로 입력 받을 수 있다. 그리고 상기 데이터 전송 및 저장 장치는 상기 도면 정보 추출 장치로부터 상기 도면 정보를 TCP/IP 통신으로 전달받을 수 있다.

본 발명의 실시예의 실시예에 따른 센서 데이터 통신 시스템은 엔진에 장착된 다수의 센서로부터 데이터를 수집하여 전달하는 구성을 간소화할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 센서 데이터 통신 시스템은 동일한 메인 보드와 동일한 복수의 서브 보드를 구비한 하나 이상의 모듈형 센서 데이터 수집 장치를 가지고 엔진에 장착된 다수의 센서로부터 센서의 종류와 무관하게 데이터를 수집하여 전달할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 센서 데이터 통신 시스템은 엔진에 장착된 센서의 종류에 관계없이 데이터 수집과 전달이 가능할 뿐만 아니라 센서 수량의 증감에 유기적으로 대처가 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 데이터 통신 시스템의 개념도이다.
도 2는 도 1의 센서 데이터 통신 시스템에서 도면 정보가 모듈형 센서 데이터 수집 장치에 전달되는 과정을 나타낸 구성도이다.
도 3은 도 1의 센서 데이터 통신 시스템에 사용된 모듈형 센서 데이터 수집 장치의 세부 구성도들이다.
도 4는 도 1의 센서 데이터 통신 시스템에 사용된 모듈형 센서 데이터 수집 장치가 각종 센서와 연결된 상태를 예시적으로 나타낸다.
도 5는 도 3의 모듈형 센서 데이터 수집 장치가 도면 정보에 따라 센서와 매칭되는 과정을 나타낸 순서도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도면들은 개략적이고 축척에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 축소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.

본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.

이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 데이터 통신 시스템(101)을 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 데이터 통신 시스템(101)은 엔진(100)에 장착된 다수의 센서로부터 데이터를 수집하여 전달한다.

일례로, 엔진(100)은 선박에 설치된 것일 수 있다. 특히, 대형 선박의 경우 엔진(100)이 설치되는 엔진 룸(M/E)과 엔진을 제어하기 위한 엔진 컨트롤 룸(engine control room, ECR)은 상당한 거리를 두고 이격된다.

또한, 엔진(100)에는 압력 스위치, 압력 트랜스미터, 온도 스위치, 저항 벌브, 자기 스위치, 온도 센서, 유속 센서, 및 리미트 스위치 등을 포함하는 다수의 센서가 장착될 수 있다.

즉, 센서 데이터 통신 시스템(101)은 엔진 룸에 설치된 엔진(100)에 장착된 다수의 센서로부터 데이터를 수집하여 수집된 데이터를 엔진 컨트롤 룸(engine control room, ECR)으로 전달한다.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 데이터 통신 시스템(101)은 모듈형 센서 데이터 수집 장치(400)와, 데이터 전송 및 저장 장치(200)를 포함한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 데이터 통신 시스템(101)은 데이터 모니터링 장치(800)와, 도면 정보 추출 장치(300)를 더 포함할 수 있다.

모듈형 센서 데이터 수집 장치(400)는 엔진(100)에 장착된 다수의 센서로부터 각종 데이터를 수집하며, 하나 이상 마련될 수 있다. 모듈형 센서 데이터 수집 장치(400)의 수는 엔진(100)의 크기, 엔진(100)에 장착된 센서의 수, 그리고 센서의 배치 상태에 따라 결정될 수 있다.

또한, 모듈형 센서 데이터 수집 장치(400)는 다수의 센서로부터 각각 센서 신호를 수집하며 서로 분리 가능하게 일렬로 연결된 복수의 서브 보드(600)와, 복수의 서브 보드(600) 중 일단에 위치한 서브 보드(600)와 분리 가능하게 연결된 메인 보드(500)를 포함한다. 여기서, 메인 보드(500)는 복수의 서브 보드(600)가 수집한 데이터를 데이터 전송 및 저장 장치(200)로 전송하거나 데이터 전송 및 저장 장치(200)가 제공한 데이터를 저장하거나 이를 복수의 서브 보드(600)에 할당하여 전달한다.

즉, 모듈형 센서 데이터 수집 장치(400)는 하나의 메인 보드(500)에 서브 보드(600)가 분리 가능하게 연결되고, 메인 보드(500)에 연결된 서브 보드(600)에 다른 서브 보드(600)가 하나 이상 분리 가능하게 일렬로 연결된다.

이와 같이, 복수의 서브 보드(600)는 메인 보드(500)에 차례차례 일렬로 연결되며, 하나의 메인 보드(500)와 복수의 서브 보드(600)가 각각 독립적으로 모듈화되며, 서로 간에 결합과 분리가 가능하다.

따라서, 선박의 종류에 따라 데이터를 수집해야 할 센서의 수가 증가되면, 메인 보드(500)에 일렬로 연결된 서브 보드(600)의 수만 늘리면 된다. 이때, 서브 보드(600)는 이론적으로는 무한대로 확장이 가능하다.

다만, 대형 선박에 설치된 엔진(100)의 크기는 매우 크므로 위치적 편의성과 거리 상의 불편함을 해소하고자 센서 데이터 통신 시스템(101)이 복수의 모듈형 센서 데이터 수집 장치(400)를 사용할 수 있다. 하지만, 이론적으로는 서브 보드(600)가 무한대로 확장 가능하므로 하나의 모듈형 센서 데이터 수집 장치(400)를 가지고도 엔진(100)에 장착된 모든 센서로부터 데이터를 수집할 수도 있다.

또한, 메인 보드(500) 및 복수의 서브 보드(600)에는 단자가 형성된 슬롯이 형성될 수 있으며, 메인 보드(500)와 서브 보드(600) 간의 연결과 복수의 서브 보드(600) 서로 간의 연결은 슬롯에 카드가 삽입되는 형태로 연결될 수 있다. 하지만, 본 발명의 일 실시예가 전술한 바에 한정되는 것은 아니며, 메인 보드(500)와 서브 보드(600) 간의 연결과 복수의 서브 보드(600) 서로 간의 연결은 해당 기술분야에서 종사하는 자에게 공지된 다양한 방법으로 분리 가능하게 연결될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 모듈형 센서 데이터 수집 장치(400)의 복수의 서브 보드(600)는 각각 다수의 센서의 종류와 무관하게 센서와 연결될 수 있다.

복수의 서브 보드(600)는 각각 다수의 센서로부터 저항 온도 검출(resistance temperature detector, RTD) 신호, 서모커플(thermocouple, T/C) 신호, 커런트(current) 신호, 전압(voltage) 신호, 및 바이너리(binary) 신호 중 하나 이상을 수집할 수 있다.

다시 설명하면, 본 발명의 일 실시예에서는, 센서의 종류에 맞춰 서브 보드(600)의 종류를 바꾸거나 교체할 필요없이 동일한 서브 보드(600)로 다양한 종류의 센서를 연결할 수 있다.

데이터 전송 및 저장 장치(200)는 모듈형 센서 데이터 수집 장치(400)와 통신으로 데이터를 주고받는다. 즉, 데이터 전송 및 저장 장치(200)는 모듈형 센서 데이터 수집 장치(400)가 수집하여 전달한 데이터를 저장하거나 이를 후술할 데이터 모니터링 장치(800) 또는 그 밖에 외부 장치로 전송할 수 있다.

또한, 데이터 전송 및 저장 장치(200)는 후술할 도면 정보 추출 장치(300)로부터 전달받은 도면 정보를 저장하거나 이를 모듈형 센서 데이터 수집 장치(400)로 전송할 수 있다.

구체적으로, 데이터 전송 및 저장 장치(200)는 모듈형 센서 데이터 수집 장치(400)의 메인 모드(500)와 통신한다. 그리고 데이터 전송 및 저장 장치(200)와 모듈형 센서 데이터 수집 장치(400)의 메인 보드(500) 간의 통신은 캔(controller area network, CAN) 통신 방식을 사용할 수 있다. 이때, 캔 통신은 안정성과 보안성을 향상시키기 위해 이중화될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예가 전술한 바에 한정되는 것은 아니며, 데이터 전송 및 저장 장치(200)와 모듈형 센서 데이터 수집 장치(400)의 메인 보드(500)는 와이파이(wifi)와 같은 무선 통신 방식을 통해 통신할 수도 있다. 또는 데이터 전송 및 저장 장치(200)와 모듈형 센서 데이터 수집 장치(400)의 메인 보드(500)는 캔 통신과 무선 통신을 혼용하여 통신할 수도 있다.

데이터 모니터링 장치(800)는 데이터 전송 및 저장 장치(200)에 저장된 데이터를 전달받아 표시할 수 있다. 즉, 데이터 모니터링 장치(800)는 다수의 센서로부터 수집된 정보 또는 데이터 전송 및 저장 장치(200)가 모듈형 센서 데이터 수집 장치(400)로 전송할 도면 정보 등을 표시하여 사용자가 이를 확인할 수 있다.

일례로, 데이터 전송 및 저장 장치(200)와 데이터 모니터링 장치(800) 간의 통신은 이더넷 통신 방식을 사용할 수 있다.

도면 정보 추출 장치(300)는 외부로부터 입력 받은 도면 파일로부터 도면 정보를 추출하여 데이터 전송 및 저장 장치(200)에 제공한다. 여기서, 도면 정보는 엔진(100)의 종류에 따라 상이하게 설치된 다수의 센서의 종류와 수 그리고 배치 상태에 대한 정보를 포함할 수 있다.

한편, 경우에 따라, 데이터 전송 및 저장 장치(200)와 도면 정보 추출 장치(300)가 하나의 장치로 구성될 수도 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서는, 모듈형 센서 데이터 수집 장치(400)의 서브 보드(600)가 센서의 종류와 무관하게 연결되므로, 각종 센서로부터 수집한 데이터를 오류없이 분석하고 표시하기 위해서는 서브 보드(600)마다 현재 연결된 센서를 매칭시킬 필요가 있다.

따라서, 도 2에 도시한 바와 같이, 사용자가 엔진(100)의 종류에 따라 상이하게 설치된 다수의 센서의 종류와 수 그리고 배치 상태에 대한 정보를 포함하는 도면 파일을 도면 정보 추출 장치(300)에 입력하면, 도면 정보 추출 장치(300)는 도면 파일로부터 데이터화된 도면 정보를 추출하고 이를 데이터 전송 및 저장 장치(200)에 전달한다.

일례로, 도면 정보 추출 장치(300)는 도면 파일을 USB(universal serial bus) 또는 TCP/IP(transmission control protocol/internet protocol) 통신으로 입력 받을 수 있다. 그리고 데이터 전송 및 저장 장치(200)는 도면 정보 추출 장치(300)로부터 도면 정보를 TCP/IP 통신으로 전달받을 수 있다.

데이터 전송 및 저장 장치(200)는 도면 정보 추출 장치(300)가 제공한 도면 정보를 암호화하여 모듈형 센서 데이터 수집 장치(400)의 메인 보드(500)에 전달하면, 메인 보드(500)는 전달받은 도면 정보를 통해 복수의 서브 보드(600)가 각각 현재 연결된 센서의 종류를 설정하여 복수의 서브 보드(600)와 연결된 센서를 매칭시킨다.

이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 엔진(100)의 종류가 달라지더라도 각종 센서를 모듈형 센서 데이터 수집 장치(400)의 서브 보드(600)와 연결한 후 데이터 전송 및 저장 장치(200)를 통해 모듈형 센서 데이터 수집 장치(400)의 메인 보드(500)에 입력 저장된 도면 정보만 변경해주면 간단하게 센서 데이터 통신 시스템(101)의 세팅을 완료할 수 있다.

즉, 엔진(100)의 종류에 따라 또는 옵션에 따라 센서의 종류 및 배치가 달라져도 번거롭게 센서의 변경에 따라 일일이 서브 보드(600)를 변경해 줄 필요가 없다.

참고로, 본 발명과 다르게 센서의 종류마다 센서와 연결된 서브 보드의 구성이 달라지는 시스템에서는 서브 보드를 서브 보드를 메인 보드에 일렬로 연결할 수 없으며, 서브 보드를 메인 보드에 병렬로 연결해야 한다. 이 경우 서브 보드의 수를 늘리기 위해서는 메인 보드에 커넥터를 늘려야 하므로, 메인 보드가 매우 커지게 되어 현실적으로 일정 수 이상으로 서브 보드를 확장할 수 없다.

하지만, 본 발명의 일 실시예에서는, 모듈형 센서 데이터 수집 장치(400)에 입력 저장된 도면 정보만 변경해주면 복수의 서브 보드(600)는 서브 보드(600) 자체의 변경없이 다양한 종류의 센서와 연결이 가능하다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 엔진(100)에 장착된 센서의 수에 비례하여 서브 보드(600)를 메인 보드(500)에 추가로 연결하거나 제거할 수 있으므로, 엔진(100)에 장착된 센서의 수가 증가되거나 감소되더라도 센서 데이터 통신 시스템(101)에서 낭비되는 부품을 최소화할 수 있다.

이하, 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 데이터 통신 시스템(101)의 모듈형 센서 데이터 수집 장치(400)를 상세히 설명한다.

도 3에 도시한 바와 같이, 모듈형 센서 데이터 수집 장치(400)의 메인 보드(500)와 서브 보드(600)는 각각 메인 마이크로프로세서(510)와 서브 마이크로프로세서(610)를 내장하며, 메인 마이크로프로세서(510)가 마스터(master)가 되고, 서브 마이크로프로세서(610)가 슬레이브(slave)된다.

구체적으로, 메인 보드(500)는 메인 마이크로프로세서(510), 트랜시버(520), 메인 데이터 입력단(571), 및 메인 데이터 출력단(572)을 포함한다.

또한, 메인 보드(500)는 메인 보드 본체(550), 메인 데이터 입력 라인(561), 및 메인 데이터 출력 라인(562)을 더 포함할 수 있다.

메인 보드 본체(550)에는 메인 마이크로프로세서(510) 및 트랜시버(520)가 실장되고, 메인 데이터 입력단(571), 메인 데이터 출력단(572), 메인 데이터 입력 라인(561), 메인 데이터 출력 라인(562), 및 기타 배선들이 형성될 수 있다.

메인 마이크로프로세서(510)는 복수의 서브 보드(600)가 수집한 데이터를 처리한다. 즉, 메인 마이크로프로세서(510)는 복수의 서브 보드(600)로부터 각각 전달받은 데이터를 통신으로 데이터 전송 및 저장 장치(200)에 전달할 수 있도록 디지털 신호로 데이터베이스를 생성한다.

트랜시버(520)는 메인 마이크로프로세서(510)가 처리한 데이터를 데이터 전송 및 저장 장치(200)에 통신으로 전송한다. 이때, 데이터 전송 및 저장 장치(200)와 메인 보드(500) 간의 통신은 이중화된 캔(controller area network, CAN) 통신 방식을 사용할 수 있다.

메인 데이터 입력 라인(561) 및 메인 데이터 입력단(571)은 메인 마이크로프로세서(510)가 후술할 복수의 서브 보드(600)로부터 데이터를 입력 받기 위해 형성되며, 메인 마이크로프로세서(510)와 연결된다.

메인 데이터 출력 라인(562) 및 메인 데이터 출력단(572)은 메인 마이크로프로세서(510)가 후술할 복수의 서브 보드(600)에 데이터를 출력하기 위해 형성되며, 메인 마이크로프로세서(510)와 연결된다.

복수의 서브 보드(600)는 각각 신호 변환기(640), 서브 마이크로프로세서(610), 서브 보드 본체(650), 제1 서브 데이터 입력단(6711), 제1 서브 데이터 출력단(6721), 제2 서브 데이터 입력단(6712), 제2 서브 데이터 출력단(6722), 서브 데이터 입력 라인(661), 서브 데이터 출력 라인(662), 및 앤드 게이트(AND gate)(680)를 포함할 수 있다.

서브 보드 본체(650)에는 신호 변환기(640), 서브 마이크로프로세서(610), 및 앤드(AND) 게이트(680)가 실장되고, 제1 서브 데이터 입력단(6711), 제1 서브 데이터 출력단(6721), 제2 서브 데이터 입력단(6712), 및 제2 서브 데이터 출력단(6722)이 형성될 수 있다.

또한, 서브 보드 본체(650)에는 서브 데이터 입력 라인(661) 및 서브 데이터 출력 라인(662)을 포함한 여러 배선들이 형성될 수 있다.

신호 변환기(640)는 다수의 센서 중 하나 이상의 센서와 각각 연결되어 센서가 출력한 센서 신호를 변환한다. 예를 들어, 신호 변환기(640)는 센서가 출력한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에서, 서브 보드(600)에 사용된 신호 변환기(640)에는 4채널의 센서 신호 입력이 가능하다. 이때, 센서로부터 전달받는 센서 신호는 저항 온도 검출(resistance temperature detector, RTD) 신호, 서모커플(thermocouple, T/C) 신호, 커런트(current) 신호, 및 바이너리(binary) 신호 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 따라서 센서 데이터 통신 시스템(101)의 범용성을 크게 향상시킬 수 있다.

서브 마이크로프로세서(610)는 신호 변환기(640)가 변환한 디지털 신호를 전달받아 처리하여 데이터를 생성한다.

제1 서브 데이터 입력단(6711) 및 제1 서브 데이터 출력단(6721)은 각각 서브 보드 본체(650)의 일측에 형성된다.

제2 서브 데이터 입력단(6712) 및 제2 서브 데이터 출력단(6722)은 센서 연결 보드 본체(650)의 타측에 형성된다.

서브 데이터 입력 라인(661)은 제1 서브 데이터 입력단(6711)과 제2 서브 데이터 입력단(6712) 그리고 서브 마이크로프로세서(610)를 연결한다.

서브 데이터 출력 라인(662)은 제1 서브 데이터 출력단(6721)과 제2 서브 데이터 출력단(6722) 그리고 서브 마이크로프로세서(610)를 연결한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에서, 서브 보드(600)는 메인 보드(500)에 연결되거나 메인 보드(500)에 기 연결된 다른 서브 보드(600)에 연결될 수 있다. 즉, 서브 보드(600)의 제1 서브 데이터 출력단(6721)은 메인 보드(500)의 메인 데이터 입력단(571) 또는 다른 서브 보드(600)의 제2 서브 데이터 출력단(6722)과 접속될 수 있다. 서브 보드(600)의 제1 서브 데이터 입력단(6711)은 메인 보드(500)의 메인 데이터 출력단(572) 또는 다른 서브 보드(600)의 제2 서브 데이터 입력단(6712)과 접속될 수 있다.

앤드 게이트(AND gate)(680)은 제1 서브 데이터 출력단(6721)과 제2 서브 데이터 출력단(6722) 그리고 서브 마이크로프로세서(610)가 만나는 지점의 서브 데이터 출력 라인(662) 상에 설치된다. 앤드 게이트(680)는 일렬로 연결된 복수의 서브 보드(600)의 데이터가 메인 보드(500)로 전달되는 과정에서 충돌하는 것을 방지한다.

이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 일 실시예의 실시예에 따른 센서 데이터 통신 시스템(101)은 엔진(100)에 장착된 다수의 센서로부터 데이터를 수집하여 전달하는 구성을 간소화할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 데이터 통신 시스템(101)은 동일한 메인 보드(500)와 동일한 복수의 서브 보드(600)를 구비한 하나 이상의 모듈형 센서 데이터 수집 장치(400)를 가지고 엔진(100)에 장착된 다수의 센서로부터 센서의 종류와 무관하게 데이터를 수집하여 전달할 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 센서 데이터 통신 시스템(101)은 엔진(100)에 장착된 센서의 종류에 관계없이 데이터 수집과 전달이 가능할 뿐만 아니라 센서 수량의 증감에 유기적으로 대처가 가능하다.

반면, 본 발명과 다르게, 데이터를 수집하여 처리 가능한 센서의 수량이 고정된 통신 시스템에서는 엔진(100)에 장착되는 센서의 수량이 소량인 경우 통신 시스템 전체를 활용하지 못하므로 부품과 공간 그리고 운용비가 낭비되고, 엔진(100)에 장착되는 센서의 수량이 고정된 처리 수량을 초과하는 경우 해당 통신 시스템으로는 온전히 처리가 불가능하므로 통신 시스템을 전면적으로 변경하거나 추가 장착 장착해야 한다.

하지만, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 엔진(100)에 장착되는 센서의 수량에 따라 모듈형 센서 데이터 수집 장치(400)의 서브 보드(600)의 수량을 결정하여 사용할 수 있으므로, 부품과 공간 그리고 운용비의 낭비를 방지할 수 있다.

즉, 엔진(100)에 장착된 센서의 수만큼 서브 보드(600)를 메인 보드(500)에 연결하여 사용할 수 있으므로, 엔진(100)에 장착된 센서의 수가 증가되거나 감소되더라도 용이하게 최적으로 대응할 수 있으며, 센서 데이터 통신 시스템(101)에서 낭비되는 부품을 최소화할 수 있다.

또한, 종래에는 다양한 센서로부터 수집된 각종 신호를 다중화기에 구분하여 제공해야 했다. 이를 위해 연결되는 센서의 종류에 따라 저항 출력용의 RTD(Resistance Temperature Detector) 단자대, 전류 출력용의 커런트(Current) 단자대, 및 스위치 출력용의 바이너리(Binary) 단자대 등과 같이 상이한 단자대를 구비해야만 했다.

하지만, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 모듈형 센서 데이터 수집 장치(400)의 서브 보드(600)가 센서의 종류와 무관하게 연결될 수 있으며, 모듈형 센서 데이터 수집 장치(400)에 다중화기가 필요 없도록 구성된다.

이하, 도 4를 참조하여, 모듈형 센서 데이터 수집 장치(400)의 서브 보드(600)와 각종 센서들이 연결된 상태를 예시적으로 설명한다.

도 4에 도시한 바와 같이, 서브 보드(600)의 신호 변환기(Analog to Digital Converter)(640)의 1번 채널에 연결된 전류(current) 센서의 경우 1번 커넥터와 2번 커넥터에 연결되어 있으므로, 신호 변환기(640)의 1번 채널은 전류(Current) 입력으로 사용한다. 따라서, 데이터 전송 및 저장 장치(200)로부터 전달받은 도면 정보를 통해 신호 변환기(640)의 1번 채널의 1번 커넥터와 2번 커넥터가 전류를 입력 받을 수 있도록 설정한다.

또한, 신호 변환기(640)의 2번 채널에서 3선식 저항 온도 검출(resistance temperature detector, RTD) 신호를 수집하고자 하면, 신호 변환기(640)의 2번 채널의 2번 커넥터, 3번 커넥터, 및 4번 커넥터에 3선식 RTD를 연결 후 신호 변환기(640)의 2번 채널이 3선식 RTD를 입력 받을 수 있도록 설정한다.

동일한 방법으로, 신호 변환기(640)의 3번 채널을 서모커플(thermocouple)과 연결하고, 4번 채널을 전압(voltage) 센서와 연결할 수 있다.

이때, 신호 변환기(640)는 4채널로 신호 변환기(640) 1개에 4개의 센서 입력이 가능하며, 신호 변환기(640)의 각 채널은 전술한 바와 같은 설정을 통해 저항 온도 검출(resistance temperature detector, RTD) 신호, 서모커플(thermocouple, T/C) 신호, 커런트(current) 신호, 전압(voltage) 신호, 또는 바이너리(binary) 신호 등을 종류에 관계없이 다양하게 수집할 수 있다.

이하, 도 2 및 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 데이터 통신 시스템(101)에서 모듈형 센서 데이터 수집 장치(400)의 서브 보드(600)와 각종 센서 간의 연결을 설정하는 방법을 다시 한번 상세히 설명한다.

엔진(100)에 장착된 센서와의 연결 정보가 기록된 도면 파일이 도면 정보 추출 장치(300)에 입력되면, 도면 정보 추출 장치(300)는 센서 연결 정보, 센서의 최대값 및 최소값 등의 정보를 추출하여 도면 정보로 변환한다

변환된 도면 정보가 데이터 전송 및 저장 장치(200)에 전달되어 저장되면, 데이터 전송 및 저장 장치(200)는 도면 정보를 암호화하여 캔(CAN) 통신으로 연결된 모듈형 센서 데이터 수집 장치(400)의 메인 보드(500)에 전달한다.

모듈형 센서 데이터 수집 장치(400)는 도면 정보를 수신하면, 전달받은 암호화된 도면 정보를 복호화 한 후 도면 정보의 센서 연결 정보, 센서의 최대값 및 최소값 등에 대한 설정 정보를 입력 저장하고, 이 정보를 다수의 센서와 각각 연결된 복수의 서브 보드(600)에 전달한다.

이와 같이 입력된 센서 정보에 따라, 센서 초기값을 세팅하고, 서로 연결된 센서와 서브 보드(600)를 매칭시킨다. 즉, 복수의 서브 보드(600)는 메인 보드(500)에 저장된 도면 정보에 따라 센서와 매칭된다. 서브 보드(600)의 신호 변환기(Analog to Digital Converter)(640)의 각 채널에는 센서의 종류(RTD, TC, Current, Voltage, Digital Signal)에 관계없이 연결이 가능하도록 구성되어 있어 센서 종류에 대한 설정이 필요한데, 이러한 센서의 정보로 메인 보드(500)에 저장된 도면 정보를 사용하는 것이다.

또한, 도면 정보에 따라 서브 보드(600)의 신호 변환기(640)의 각 채널의 커넥터에 입력되는 센서 데이터에 대한 정보가 설정된 후 서브 보드(600)에 센서 데이터가 입력되면, 센서의 오류와 센서의 오삽입 여부를 차례로 감지한다. 서브 보드(600)에 입력되는 센서 데이터가 정상인 것을 확인하면, 센서 데이터를 전송한다.

반대로, 서브 보드(600)에 입력되는 센서 데이터가 정상이 아닌 것으로 확인되면, 에러 데이터를 전송하고 후속 조치를 취한 후 다시 센서 데이터를 입력하게 된다.

그리고 센서의 오류 여부는 도면 정보에 포함된 센서의 최대값 및 최소값 정보로 진단할 수 있으며, 센서의 오삽입 여부는 도면 정보에 포함된 센서의 입력 데이터 범위로 진단할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명은 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 엔진
101: 센서 데이터 통신 시스템
200: 데이터 전송 및 저장 장치
300: 도면 정보 추출 장치
400: 모듈형 센서 데이터 수집 장치
500: 메인 보드
510: 메인 마이크로프로세서
520: 트랜시버
550: 메인 보드 본체
561: 메인 데이터 입력 라인
562: 메인 데이터 출력 라인
571: 메인 데이터 입력단
572: 메인 데이터 출력단
600: 서브 보드
610: 서브 마이크로프로세서
640: 신호 변환기
650: 서브 보드 본체
661: 서브 데이터 입력 라인
662: 서브 데이터 출력 라인
6711: 제1 서브 데이터 입력단
6712: 제2 서브 데이터 입력단
6721: 제1 서브 데이터 출력단
6722: 제2 서브 데이터 출력단
680: 앤드 게이트(AND gate)
800: 데이터 모니터링 장치

Claims

엔진에 장착된 다수의 센서로부터 데이터를 수집하여 전달하는 센서 데이터 통신 시스템에 있어서,
상기 엔진에 장착된 상기 다수의 센서로부터 각종 데이터를 수집하는 하나 이상의 모듈형 센서 데이터 수집 장치; 및
상기 모듈형 센서 데이터 수집 장치와 통신으로 데이터를 주고받으며 상기 모듈형 센서 데이터 수집 장치에 전달할 데이터 및 상기 모듈형 센서 데이터 수집 장치로부터 전달받은 데이터를 저장하는 데이터 전송 및 저장 장치
를 포함하는 센서 데이터 통신 시스템.
제1항에 있어서,
상기 데이터 전송 및 저장 장치로부터 데이터를 전달받아 표시하는 데이터 모니터링 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 데이터 통신 시스템.
제1항에 있어서,
상기 모듈형 센서 데이터 수집 장치는,
상기 다수의 센서로부터 각각 센서 신호를 수집하며 분리 가능하게 일렬로 연결된 복수의 서브 보드와;
상기 복수의 서브 보드 중 일단에 위치한 서브 보드와 분리 가능하게 연결되어 상기 서브 보드가 수집한 데이터를 상기 데이터 전송 및 저장 장치로 전송하거나 상기 데이터 전송 및 저장 장치가 제공한 데이터를 상기 복수의 서브 보드에 할당하는 메인 보드
를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 데이터 통신 시스템.
제3항에 있어서,
상기 복수의 서브 보드는 각각 상기 다수의 센서의 종류와 무관하게 센서와 연결되는 것을 특징으로 하는 센서 데이터 통신 시스템.
제4항에 있어서,
상기 복수의 서브 보드는 각각 상기 다수의 센서로부터 저항 온도 검출(resistance temperature detector, RTD) 신호, 서모커플(thermocouple, T/C) 신호, 커런트(current) 신호, 전압(voltage) 신호, 및 바이너리(binary) 신호 중 하나 이상을 수집할 수 있는 것을 특징으로 하는 센서 데이터 통신 시스템.
제4항에 있어서,
외부로부터 입력받은 도면 파일로부터 도면 정보를 추출하여 상기 데이터 전송 및 저장 장치에 제공하는 도면 정보 추출 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 데이터 통신 시스템.
제6항에 있어서,
상기 도면 정보는 상기 엔진의 종류에 따라 상이하게 설치된 상기 다수의 센서의 종류와 수 그리고 배치 상태에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 데이터 통신 시스템.
제6항에 있어서,
상기 데이터 전송 및 저장 장치는 상기 도면 정보를 상기 메인 보드에 전달하고,
상기 메인 보드가 전달받은 상기 도면 정보를 통해 상기 복수의 서브 보드가 현재 각각 연결된 센서의 종류를 설정하여 상기 복수의 서브 보드와 연결된 센서를 매칭시키는 것을 특징으로 하는 센서 데이터 통신 시스템.
제3항에 있어서,
상기 메인 보드와 상기 서브 보드는 각각 메인 마이크로프로세서와 서브 마이크로프로세서를 내장하며,
상기 메인 마이크로프로세서는 마스터(master)가 되고,
상기 서브 마이크로프로세서는 슬레이브(slave)가 되는 것을 특징으로 하는 센서 데이터 통신 시스템.
제3항에 있어서,
상기 메인 보드는,
상기 복수의 서브 보드가 수집한 데이터를 처리하는 메인 마이크로프로세서;
상기 메인 마이크로프로세서가 처리한 데이터를 상기 데이터 전송 및 저장 장치에 전송하는 트랜시버;
상기 메인 마이크로프로세서가 상기 복수의 서브 보드로부터 데이터를 입력 받기 위한 메인 데이터 입력단; 및
상기 메인 마이크로프로세서가 상기 복수의 서브 보드에 데이터를 출력하기 위한 메인 데이터 출력단
을 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 데이터 통신 시스템.
제10항에 있어서,
상기 복수의 서브 보드는 각각,
상기 다수의 센서들 중 하나 이상의 센서와 각각 연결되어 상기 센서로부터 수집한 신호를 변환하는 신호 변환기;
상기 신호 변환기가 변환한 신호를 전달받아 처리하는 서브 마이크로프로세서;
상기 신호 변환기 및 상기 서브 마이크로프로세서가 장착된 서브 보드 본체;
상기 서브 보드 본체의 일측에 형성된 제1 서브 데이터 입력단 및 제1 서브 데이터 출력단;
상기 서브 보드 본체의 타측에 형성된 제2 서브 데이터 입력단 및 제2 서브 데이터 출력단;
상기 제1 서브 데이터 입력단과 상기 제2 서브 데이터 입력단 그리고 상기 서브 마이크로프로세서를 연결하는 서브 데이터 입력 라인;
상기 제1 서브 데이터 출력단과 상기 제2 서브 데이터 출력단 그리고 상기 서브 마이크로프로세서를 연결하는 서브 데이터 출력 라인; 및
상기 제1 서브 데이터 출력단과 상기 제2 서브 데이터 출력단 그리고 상기 서브 마이크로프로세서가 만나는 지점의 상기 서브 데이터 출력 라인 상에 설치된 앤드 게이트(AND gate)
를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 데이터 통신 시스템.
제11항에 있어서,
상기 서브 보드의 상기 제1 서브 데이터 출력단은 상기 메인 보드의 상기 메인 데이터 입력단 또는 다른 상기 서브 보드의 상기 제2 서브 데이터 출력단과 접속되며,
상기 서브 보드의 상기 제1 서브 데이터 입력단은 상기 메인 보드의 상기 메인 데이터 출력단 또는 다른 상기 서브 보드의 상기 제2 서브 데이터 입력단과 접속되는 것을 특징으로 하는 센서 데이터 통신 시스템.
제1항에 있어서,
상기 데이터 전송 및 저장 장치와 상기 모듈형 센서 데이터 수집 장치 간의 통신은 캔(controller area network, CAN) 통신 방식을 사용하고, 상기 캔 통신은 이중화된 것을 특징으로 하는 센서 데이터 통신 시스템.
제2항에 있어서,
상기 데이터 전송 및 저장 장치와 상기 데이터 모니터링 장치 간의 통신은 이더넷 통신 방식을 사용하는 것을 특징으로 하는 센서 데이터 통신 시스템.
제6항에 있어서,
상기 도면 정보 추출 장치는 상기 도면 파일을 USB(universal serial bus) 또는 TCP/IP(transmission control protocol/internet protocol) 통신으로 입력받고,
상기 데이터 전송 및 저장 장치는 상기 도면 정보 추출 장치로부터 상기 도면 정보를 TCP/IP 통신으로 전달받는 것을 특징으로 하는 센서 데이터 통신 시스템.