무선 센서가 데이터 처리를 위한 인공지능이 새로운 기회를 열어주다

거실 테이블 위의 태블릿이 텔레비전과 스테레오를 제어하고,스마트폰은 Bluetooth®, WiFi, NFC를 통해 데이터를 전송하며, 유사한 방법으로 스마트 와치를 연결한다. 또한GSM 네트워크로 전화 통신이 가능하다. 무선 솔루션이 소비자 부문에서는 이미 표준으로 자리 잡아왔지만 산업계에서는 아직 외래종으로 아직 표준이 마련되지 않았다.

필자: Christian Wirl : Product ManagerOEM Sensor ProductsIndustrial Instrumentation

 무선센서는 다른 여타 영역보다 프로세스산업에서 앞서가고 있다. 그 이유는 프로세스 산업에서 필요로 하는 수많은 원격 측정포인트 및 절연 측정포인트 때문이다. 인더스트리 4.0과 사물인터넷(IoT)으로 인해 산업프로세스를 보다 효율적으로 모니터링하기 위해 무선센서를 사용하는 다양한 접근법이 제공되고 있다, 하지만 변하지 않는 두 가지 조건이 있다. 첫 번째는 유선솔루션에 비해 실질적인 이점을 제공해야 한다는 것이고, 두 번째는 기술적으로 현실성 있는 표준을 시장에서 사용할 수 있어야 한다는 것이다. 이것이 문제의 핵심인데, 응용프로그램의 요구사항이 너무 많고 다양하기 때문에 통일된 표준이 없고, 표준을 제정하는 것이 불가능 하리만큼 어렵다. Bluetooth®에서LoRaWAN(Long Range Wide Area Network)에 이르기까지 많은 무선기술들이 시장에 진입하기 위해 고군분투하고 있다. 이 기술들은 각각의 이유로 인해 시스템 콤포넌트 제조업체들이 하나의 목표로 각 장치를 최적화하는 것은 사실상 불가능하다. 무선센서를 장착한 기기운용은 일반적으로 애플리케이션별 솔루션으로 달성할 수 있으며, 고객과 직접 협력하는 경우가 많다.

데이터 보안이 갈수록 중요해지고 있다

무선 전송의 형태를 결정하려면 핵심적인 몇 가지 문제가 야기된다. 전송 전력, 예를 들면 그로 인해 가능한 범위, 전송되는 데이터의 양, 배터리 수명, 전송 보안을 보장해야 하는 일반적으로 적용 가능한 표준이 그것이다. 해커들의 공격이 증가하면서 데이터 보안이 점점 더 중요해지고 있다. 사용자를 위한 안전한 인증절차도 필수사항이다. 장거리 전송은 사용자에게 편리하지만 재앙이 될 수 있다. 이 신호를 멀리 떨어져 있는 곳에서 허가 받지 않은 사람이 수신할 수 있기 때문이다.

무선센서에 관한 결정은 전송모드만으로 결정해서는 안 된다. 이 장치는 잠재적인 이점에 관해 단순히 측정된 값을 제공하는 것 이상의 기능을 수행한다. 무선센서는 인공지능과 연계하여 활용할 수 있다. 특히 다양한 측정대상으로부터 수집된 데이터는 셀프러닝 알고리즘을 사용하여 처리할 수 있다. 이 알고리즘은 관련 어플리케이션에 맞게 조정해야 한다. 이 데이터는 게이트웨이와 소프트웨어 솔루션과 결합하여, 예측유지 보수나 물류분야처럼 완전히 새로운 비즈니스 세그먼트에 기여할 수도있다.

다양한 옵션과 요구사항은 압력과 온도측정을 기반으로 하는 몇 가지 전형적인 WIKQ 솔루션을 사용하여 설명할 수 있다. 데이터 및 전송로그는 인증서를 발급할 때에 캘리브레이션 연구소에서 큰 도움이 되는 경우가 많다. 무선 신호범위는 송신기와 수신기가 근거리에서만 분리되기 때문에 비교적 중요하지 않다. Bluetooth®기반 솔루션이 적합하다. WIKA 기능을 CPG1500 정밀 디지털압력게이지와 CPH7000 휴대용 프로세스 교정기라는 서로 다른 개의 장치에서 구현하였다. 기기는 WIKA 무선 인터페이스를 통해 Bluetooth®지원 장치에 연결할 수 있다. CPG1500은 또한 “모바일 가능”이 탑재되어 있다. 즉 스마트폰에서 매개변수를 입력하고 데이터를 읽어낼 수 있는 앱이 제공된다.

우수한 커버리지

GSM 또는 LTE 네트워크를 통한 전송은 장거리 표준에서 사용되는 모바일 장치와 원격 사이트의 모니터링 시스템에 대한 현재표준을 나타낸다. 이것은 매우 우수한 커버리지와 장거리 사용의 장점을 지니고 있다. NB-IoT(NarrowBand Internet of Things), LTE CAT-M1 또는 LoRaWAN와 같은 표준이 미래에 중요한 역할을 할 수 있다. 하지만 이 표준들은 아직 완성되지 않았고 현재 일부 국가에서 준비 중이거나 소개될 예정이다. 확실한 사실은 표준이 하나로 단일화되기는 쉽지 않을 것이라는 점이다. WIKA는 원격데이터 전송모듈인 intelliMETRY®를 기존 기술에 기반한 크라이오(cryo) 게이지와 결합하여 구현하였다. 이 솔루션은 극저온 탱크의 온도정보를 모니터링하고 GSM 네트워크를 통해 가스 공급 업체로 데이터를 전송한다. WIKA는 압력 게이지와 전송 모듈 외에 추가 서비스로 데이터 클라우드도 제공한다. 가스 공급 업체는 고객의 탱크에서 원격으로 온도정보를 모니터링하고, 수동으로 순서를 재지정할 필요 없이 지속적인 공급을 보장하고 있다. 움직이는 물체를 모니터링하기 위한 두 번째 솔루션은 GSM 기술을 기반으로 한다. 아스팔트를 운송하기 위한 제어유닛은 WIKA에 의해 고객과 협력하여 구현되었다. 재료는 운송하면서 품질을 유지하기 위해, 운송 중에 특정 온도수준으로 유지되어야 한다. 이 온도정보는 여러 측정포인트를 사용하여 모니터링하고, 끊어지지 않는데 이 터스트림이 공급자에게 전송된다. 회사는 이런 방식으로 아스팔트 품질을 증명할 수 있는, 인쇄할 수 있는 온도프로파일을 얻을 수 있다.

다른 무선프로토콜과 조합

제조업체들은 현재 다양한 산업의 광범위한 어플리케이션을 위한 센서와 데이터처리시스템을 제공하는 방법을 연구하고 있다. 무선 모듈이 통합된 순수한 전자식 압력센서의 첫 번째 하드웨어 버전은 WIKA에 의해 지난10월PLC IPC DRIVES박람회에서 발표되었다. 눈에 띄는 것은 표준 구성요소를 다른 무선 프로토콜과 조합하는 일반 산업용 어플리케이션을 위한 디지털 센서시리즈 런칭이다. GSM과 LTE 외에 LoRaWAN, Bluetooth® / Bluetooth® Low Energy와 NB-IoT에도 중점을 둘 것이다. 모듈식 개념은 고객 요구 사항에 빠르고 유연하게 적응할 수 있다.

압력센서는 독점신호를 사용하여 데이터를 전송하는데, 수 백 미터 거리에서도 안전한 전송을 보장한다. 온도값은 압력값과 함께 출력되며, 센서 매개변수를 특수 소프트웨어를 사용하여 무선으로 입력할 수 있다. 예를 들어 무선 전송이 자동으로 트리거되는 전송간격 또는 임계값을 설정할 수 있다. 시간에 따른 압력과 온도값의 그래픽묘사도 가능하다.