국내에 설치되어 있는 LPG 충전소는 약 2000개로 매년 26개씩 증가하고 있다. 이 중 15년 이상 된 노후화 된 충전소는 약 500개로 전체의약 25% 해당된다. 이 중 약 86%는 도시에 설치되어 있어 사고 발생 시 매우 큰 피해가 우려되고 있는 실정이다. 이에 따라, 본 논문에서는 LPG/CNG 충전소에서 가스 누출 및 화재 사고를 예방 및 대응 할 수 있는 가스센서 모듈 및 관제시스템을 개발하였다. 듀얼 타입 센서 모듈은 메탄, 부탄 및 수소의 센서에 측정 된 데이터를 FR433Mhz통신을 통하여 데이터를 수집하여, 전달할 수 있는 기능을 가지고 있다. 또한, 각각의 센서는 두 개씩 부착되어 안정성 및 정확도를 높였다. 통합관제시스템의 S/W는 센서에서 측정 된 장치의 실시간 데이터를 감지하고, 위험상황 발생 시 PC와 스마트폰으로 전달하여 위험 경보를 관리자가 시간과 장소에 상관없이 충전소의 상황을 확인 할 수 있도록 하였다.
국내에 설치되어 있는 LPG 충전소는 약 2000개로 매년 26개씩 증가하고 있다. 이 중 15년 이상 된 노후화 된 충전소는 약 500개로 전체의약 25% 해당된다. 이 중 약 86%는 도시에 설치되어 있어 사고 발생 시 매우 큰 피해가 우려되고 있는 실정이다. 이에 따라, 본 논문에서는 LPG/CNG 충전소에서 가스 누출 및 화재 사고를 예방 및 대응 할 수 있는 가스센서 모듈 및 관제시스템을 개발하였다. 듀얼 타입 센서 모듈은 메탄, 부탄 및 수소의 센서에 측정 된 데이터를 FR433Mhz통신을 통하여 데이터를 수집하여, 전달할 수 있는 기능을 가지고 있다. 또한, 각각의 센서는 두 개씩 부착되어 안정성 및 정확도를 높였다. 통합관제시스템의 S/W는 센서에서 측정 된 장치의 실시간 데이터를 감지하고, 위험상황 발생 시 PC와 스마트폰으로 전달하여 위험 경보를 관리자가 시간과 장소에 상관없이 충전소의 상황을 확인 할 수 있도록 하였다.
In Korea, The number of installed LPG Charging stations is about 2000, increasing by 26 every year. In these, about 500 charging stations are older above 15 year, accounting about 25% of total stations. About 86% of them are located in the city, which is causing serious damage if accident occurs. In...
In Korea, The number of installed LPG Charging stations is about 2000, increasing by 26 every year. In these, about 500 charging stations are older above 15 year, accounting about 25% of total stations. About 86% of them are located in the city, which is causing serious damage if accident occurs. In this paper, we developed a duel gas sensor module and integrated control system software that can prevent and correspondence to gas leaks and fire accidents at LPG/CNG charging stations. The dual type sensor module has the function of collecting and transmitting the measured data to the sensors of methane, butane and hydrogen through RF433Mhz communication. In addition, each sensor is attached with two to improve stability and accuracy. The integrated control system software detects real-time data of the devices measured by the sensors and it send to the PC and smart phone of manager. Therefore, if accident occurs, the manager can check the status of the charging station regardless of time and place.
In Korea, The number of installed LPG Charging stations is about 2000, increasing by 26 every year. In these, about 500 charging stations are older above 15 year, accounting about 25% of total stations. About 86% of them are located in the city, which is causing serious damage if accident occurs. In this paper, we developed a duel gas sensor module and integrated control system software that can prevent and correspondence to gas leaks and fire accidents at LPG/CNG charging stations. The dual type sensor module has the function of collecting and transmitting the measured data to the sensors of methane, butane and hydrogen through RF433Mhz communication. In addition, each sensor is attached with two to improve stability and accuracy. The integrated control system software detects real-time data of the devices measured by the sensors and it send to the PC and smart phone of manager. Therefore, if accident occurs, the manager can check the status of the charging station regardless of time and place.
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문제 정의
따라서, 본 논문에서는 실제사고가 발생했을 때, LPG/CNG 충전소에서 발생할 수 있는 사고의 피해를 최소화하기 위한 실시간 모니터링하고 이를 대응하기 위한 듀얼 타입의 가스 센서 모듈 및 통합관제시스템 S/W를 개발하고자 한다.
듀얼 타입 센서 모듈은 통신 슬레이브 및 유해물질 인지 듀얼 센서 장비에서 측정된 데이터를 RF433Mhz 통신을 통하여 데이터를 수집하고, 전달할 수 있는 기능을 가지고 있는 통신마스터, 메탄, 부탄, 수소의 3개 센서를 한 번에 부착하여, 측정한 데이터를 저장하고 통신 마스터에 데이터를 전달할 수 있는 통신 슬레이브로 구성되어 있다. 특히, 본 연구에서는 각각의 센서를 두 개씩 부착하여 안정성 및 정확도가 매우 높도록 설계하고자 한다.
제안 방법
2) 통신 슬레이브에 장착되어 있는 센서는 각각 2개를 장착하여 데이터를 획득하고, 이를 데이터를 활용하여 오차율을 최소화 하여 최종 데이터 값을 계산한다.
LPG/CNG 충전시설에서 가스가 누출되었을 시 이를 센서를 통해 누출상황을 파악하고, 위험알람 및 현장 모니터링 하여 사고 예방 및 대응을 위해 LPG/CNG용 센서 모듈 및 통합관제시스템 S/W 개발한 결과는 다음과 같다.
그림에서 보는 바와 같이 로그, 각각의 센서의 농도, 서버 접속 및 현장을 확인할 수 있는 영상보기의 기능이 있다. PC 관제 S/W와 마찬가지로 통신 마스터와 통신 슬레이브의 실시간 데이터를 감지하며, 관제 담당자가 이동시에도 스마트폰으로 확인이 가능하도록 Application을 별도로 개발하였다.
그림에서 보는 바와 같이 유해성분을 측정할 수 있는 센서장치, 위험상황을 전파 할 수 있는 위험 알림과 확인 장치, 사고 현황을 확인할 수 있는 모니터링 장치 및 관리기관에서 확인할 수 있는 관리기관 통합모니터링 시스템으로 구성되어 있다[2-5]. 본 시스템은 LPG/CNG 충전 시설에서 가스가 누출되었을 시 이를 센서를 통해 누출상황을 파악하고, 위험알람 및 현장 모니터링 시스템으로 전달한다. 그리고 현장상황을 관리기관으로 전달하여 사고 상황에 대한 내용을 공유할 수 있도록 하는 시스템이다.
통신 슬레이브에서 측정 데이터의 오차를 감소시키는 수단으로서, 각각의 센서부 별로 측정 데이터를 누적하여 측정 데이터 간의 회기선을 연산하고, 측정 데이터가 회기선을 기준으로 설정된 회기 오차율 허용범위에 포함되면 측정 데이터를 유효 데이터로 판별한다. 이때, 회기 오차율 허용범위에 미포함 되면 회기선을 참조하여 측정 데이터를 예측 데이터로 보정하거나 노이즈 데이터로 처리한다.
데이터처리
개별의 상수 a나 회귀계수 ß의 추정 값이 확실한지 검토하는 경우는 신뢰구간을 계산하거나 t검정을 이용한다.
개별의 상수 a나 회귀계수 ß의 추정 값이 확실한지 검토하는 경우는 신뢰구간을 계산하거나 t검정을 이용한다. 복수의 독립변수가 있는 경우(x가 많이 있는 경우) 하나의 변수는 어찌 되었든 독립변수가 세트로서 종속변수에 영향을 미치고 있는지 검토하는 경우는 F 검정을 이용한다.
성능/효과
1) 통신 마스터와 통신 슬레이브를 개발하였으며, 통신 마스터에서 제어할 수 있는 통신 슬레이브의 최대 8개까지 제어할 수 있다.
3) 유무선의 다양한 인터페이스(RS485, RF433Mhz 무선통신, 이더넷)를 지원하여 가스 측정이 필요한 장소에 유연하게 적용하여 계측 장비의 새로운 모델이 가능하게 하였다.
4) 스마트폰 Application을 별도로 개발하여 관리자가 시간과 장소에 구애 받지 않고 관리가 필요한 감시지역의 상태를 실시간으로 확인할 수 있도록 하였다.
Table 1은 국내에 설치된 LPG/CNG 충전소의 수를 나타낸 것이다. 표 1에서 보는바와 같이 LPG 충전소의 경우 매년 약 26개, CNG 충전소의 경우 매년 약 21개씩 증가하는 것을 볼 수 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
통합관제 시스템 S/W의 역할은 무엇인가?
통합관제 시스템 S/W는 통신 마스터와 통신을 하여 센서에서 측정 된 장치의 실시간 데이터를 감지하고, 위험상황이 발생 시 알람 시스템(PC 및 스마트폰)에 전달하여 위험경보를 전달하는 역할을 한다. 또한, LED 전광판에 센서 정보 및 환경 정보를 실시간으로 전달하는 역할을 한다.
통신 슬레이브에서 측정 데이터의 오차를 어떻게 감소시키는가?
통신 슬레이브에서 측정 데이터의 오차를 감소시키는 수단으로서, 각각의 센서부 별로 측정 데이터를 누적하여 측정 데이터 간의 회기선을 연산하고, 측정 데이터가 회기선을 기준으로 설정된 회기 오차율 허용범위에 포함되면 측정 데이터를 유효 데이터로 판별한다. 이때, 회기 오차율 허용범위에 미포함 되면 회기선을 참조하여 측정 데이터를 예측 데이터로 보정하거나 노이즈 데이터로 처리한다.
방폭형 듀얼 타입 센서 모듈 및 관제 시스템은 무엇으로 구성되어 있는가?
1은 LPG/CNG 충전소의 화재․폭발 사고 예방을 위한 방폭형 듀얼 타입 센서 모듈 및 관제 시스템의 개략도이다. 그림에서 보는 바와 같이 유해성분을 측정할 수 있는 센서장치, 위험상황을 전파 할 수 있는 위험 알림과 확인 장치, 사고 현황을 확인할 수 있는 모니터링 장치 및 관리기관에서 확인할 수 있는 관리기관 통합모니터링 시스템으로 구성되어 있다[2-5]. 본 시스템은 LPG/CNG 충전 시설에서 가스가 누출되었을 시 이를 센서를 통해 누출상황을 파악하고, 위험알람 및 현장 모니터링 시스템으로 전달한다.
참고문헌 (6)
Cho, J., Kim, H., Kim, T., and Shin, D., "Optimal Sensor Placement for Rapid Detecting in Chemical Leak Accident", KIGAS, 20(2), 66-71, (2016)
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Lee, K., Lee, B. W., Choi, D,. Kim, T., and Shin, D., "A Study on Fault Detection Monitoring and Diagnosis System of CNG Stations based on Principal Component Analysis(PCA)", KIGAS, 18(3), 53-59, (2014)
Yang, J. M., Kim, B. S., Yong, J. W., Ko, B. S., Lee, D. H., and Ko, J. W., "A Study on Safety and Operational Management System for CNG Filling Stations", KIGAS, 15(6), 8-13, (2011)
이슈퀘스트, "지능형 영상감시시스템(CCTV)과 융합보안, 안전관련 기술, 시장실태와 전망,2016
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