KR101631081B1 - Reliability evaluation test system and method for dynamic positioning system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 동적위치유지시스템의 신뢰성평가시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 실제선박에 작용하는 외력에 따라 실제선박의 위치고정 및 선수방향고정을 위해 실제선박에 필요한 추력을 계산하여 실제추력장치를 제어하는 컨트롤러와, 상기 실제선박의 위치고정 및 선수방향고정을 위해 상기 실제선박에 설치된 각종 장비 및 상기 실제선박을 모의하고 상기 컨트롤러와 연결되어 상기 컨트롤러의 제어에 따라 가상선박의 운동을 해석하는 시뮬레이터를 포함하고, 상기 시뮬레이터는 상기 가상선박의 변경된 위치정보 및 가상추력장치의 동작정보를 상기 컨트롤러로 전송하고 상기 컨트롤러는 이를 기초로 실제선박에 필요한 추력을 재계산하여 상기 시뮬레이터로 다시 제어신호를 출력하는 과정을 반복적으로 수행함으로써 상기 컨트롤러에 실제 장비들을 연결하지 않아도 상기 컨트롤러의 정상적인 동작여부를 테스트할 수 있고, 동적위치유지시스템의 시운전을 시뮬레이션 할 수 있는 것을 특징으로 하는 동적위치유지시스템의 신뢰성평가시스템 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a system and method for evaluating the reliability of a dynamic position maintaining system, and more particularly, to a system and method for evaluating the reliability of a dynamic position maintaining system, in which the actual thrust is calculated, And a simulator for simulating the actual ship and for analyzing the motion of the virtual ship in accordance with the control of the controller by simulating the actual ship and various equipment installed in the actual ship for fixing the position of the actual ship and the forward direction thereof The simulator transmits the changed position information of the virtual ship and the operation information of the virtual thrust device to the controller, and the controller recalculates the thrust necessary for the actual ship based on the information and outputs the control signal to the simulator By repeating the process, Does not need to be connected may be non-test the normal operation status of the controller, to a reliability evaluation system and method for dynamic position keeping system, characterized in that to simulate a start-up dynamic position keeping system.
Description
본 발명은 동적위치유지시스템의 신뢰성평가시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 실제선박에 작용하는 외력에 따라 실제선박의 위치고정 및 선수방향고정을 위해 실제선박에 필요한 추력을 계산하여 실제추력장치를 제어하는 컨트롤러와, 상기 실제선박의 위치고정 및 선수방향고정을 위해 상기 실제선박에 설치된 각종 장비 및 상기 실제선박을 모의하고 상기 컨트롤러와 연결되어 상기 컨트롤러의 제어에 따라 가상선박의 운동을 해석하는 시뮬레이터를 포함하고, 상기 시뮬레이터는 상기 가상선박의 변경된 위치정보 및 가상추력장치의 동작정보를 상기 컨트롤러로 전송하고 상기 컨트롤러는 이를 기초로 실제선박에 필요한 추력을 재계산하여 상기 시뮬레이터로 다시 제어신호를 출력하는 과정을 반복적으로 수행함으로써 상기 컨트롤러에 실제 장비들을 연결하지 않아도 상기 컨트롤러의 정상적인 동작여부를 테스트할 수 있고, 동적위치유지시스템의 시운전을 시뮬레이션 할 수 있는 것을 특징으로 하는 동적위치유지시스템의 신뢰성평가시스템 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a system and method for evaluating the reliability of a dynamic position maintaining system, and more particularly, to a system and method for evaluating the reliability of a dynamic position maintaining system, in which the actual thrust is calculated, And a simulator for simulating the actual ship and for analyzing the motion of the virtual ship in accordance with the control of the controller by simulating the actual ship and various equipment installed in the actual ship for fixing the position of the actual ship and the forward direction thereof The simulator transmits the changed position information of the virtual ship and the operation information of the virtual thrust device to the controller, and the controller recalculates the thrust necessary for the actual ship based on the information and outputs the control signal to the simulator By repeating the process, Does not need to be connected may be non-test the normal operation status of the controller, to a reliability evaluation system and method for dynamic position keeping system, characterized in that to simulate a start-up dynamic position keeping system.
동적위치유지시스템(Dynamic Positioning System)은 선박의 위치를 원하는 지점에 지속적으로 위치시킬 수 있도록 작동하는 장치를 지칭하며, 외력(바람, 파도, 조류 등)측정장치, 스러스터(Thruster)와 같은 추력장치, 추력장치를 가동하기 위한 전력을 관리하는 전원관리시스템 및 컨트롤러 등으로 구성된다.Dynamic Positioning System refers to a device that operates to position a vessel at a desired point continuously. It is used to measure external forces (wind, waves, algae, etc.), thrusters such as thrusters A power management system for managing power for operating the thrust device, and a controller.
동적위치유지시스템은 비교적 간단한 제어시스템이 탑재되는 상선, 화물운반선보다는 주로 시추선(Drill Ship), 원유생산저장하역설비(FPSO), 리그선(Semi-Rig), 셔틀탱커(Shuttle Tanker)와 같은 Mobile Offshore Units(MOUs) 선박에서 중요하게 다루어지는데, 상기와 같은 해양플랜트 선박은 시추, 생산, 운반, 지원 등 다양한 목적을 가지고 있기 때문에, 종래의 앵커링(앵커를 해저면에 고정하는 방식) 또는 잭업시스템(선박의 고정구조물을 해저면에 고정하는 방식)에 비해 간편하고, 기동성이 좋으며, 수심 및 해저지형에 영향을 받지 않는 등의 장점을 가진 동적위치유지시스템을 설치하여 운영하고 있는 것이다.The dynamic position maintenance system is mainly composed of a mobile ship such as a drill ship, a crude oil production storage and unloading facility (FPSO), a semi-rig, a shuttle tanker (Shuttle Tanker) Offshore Units (MOUs) These vessels are important in shipbuilding. Because such offshore plant vessels have various purposes such as drilling, production, transportation, and support, conventional anchoring (anchors are fixed on the sea floor) The system is installed and operated in a dynamic position maintaining system which is advantageous compared with the conventional method of fixing the ship's fixed structure to the sea floor, and has advantages such as being simple, maneuverable, and not being affected by the depth of water and the sea floor.
동적위치유지시스템의 목적은 선박을 원하는 지점에 지속적으로 위치시키는 것이기 때문에 컨트롤러가 동적위치유지시스템의 전반적인 작동을 정상적으로 제어할 수 있는지가 관건이다. 그러나 상기 컨트롤러에 연결되는 외력측정장치, 추력장치, 전원관리시스템 등은 그 제조사별로 특징이 모두 다 다르고, 그 수가 굉장히 많기 때문에, 성능최적화 및 안전성검증은 실제 선박을 축조하기 전에 수행되는 것이 가장 효율적임에도 불구하고, 실제로 선박을 축조하기 전에 상기 장비들을 실제로 조합하여 성능최적화 및 안전성검증을 한다는 것에는 현실적인 어려움이 있었다.The objective of the dynamic location maintenance system is to ensure that the controller can normally control the overall operation of the dynamic location maintenance system, since the vessel is positioned continuously at the desired point. However, since the characteristics of the external force measuring device, the thrust device, and the power management system connected to the controller are different from each other and the number thereof is very large, performance optimization and safety verification are most efficiently performed before the actual ship is constructed Despite the fact, there was a real difficulty in performing performance optimization and safety verification by actually combining these devices before actually building the ship.
또한 상기 MOUs 선박의 주 작업환경이 먼바다이기 때문에 공장에서 먼바다의 환경요소를 인위적으로 만들어 테스트하기가 불가능하기 때문에, 먼바다에서 태풍이 부는 등의 상황에서 상기 컨트롤러가 제대로 동적위치유지시스템을 제어할 수 있는지 확인할 수 없다는 문제점이 있었다.In addition, since the main working environment of the MOUs is so long that it is impossible to artificially test the environment elements of the distant plant, the controller can properly control the dynamic positioning system There is a problem that it can not be confirmed.
(특허문헌) 등록특허 제10-1117008호 (2012.03.16.공고) "동적 위치설정 시스템에 대한 테스트방법 및 시스템"(Patent Literature) Registered Patent No. 10-1117008 (2012.03.16. Announcement) "Test Method and System for Dynamic Positioning System"
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems,
본 발명의 목적은 실제선박에 작용하는 외력에 따라 실제선박의 위치고정 및 선수방향고정을 위해 실제선박에 필요한 추력을 계산하여 실제추력장치를 제어하는 컨트롤러와, 상기 실제선박의 위치고정 및 선수방향고정을 위해 상기 실제선박에 설치된 각종 장비 및 상기 실제선박을 모의하고 상기 컨트롤러와 연결되어 상기 컨트롤러의 제어에 따라 가상선박의 운동을 해석하는 시뮬레이터를 포함하여 상기 컨트롤러에 실제 장비들을 연결하지 않고도 상기 컨트롤러가 정상적으로 동작하는지 검사할 수 있는 동적위치유지시스템의 신뢰성평가시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.The object of the present invention is to provide an apparatus and a method for controlling an actual thrust device, which includes a controller for controlling an actual thrust device by calculating a thrust required for an actual ship in order to fix a position of an actual ship and fix it in a forward direction according to an external force acting on an actual ship, And a simulator for simulating the actual ship and analyzing the motion of the virtual ship in accordance with the control of the controller, the simulator being connected to the controller and for connecting the actual equipment to the controller, The reliability evaluation system of the dynamic position maintenance system and the method thereof.
본 발명의 목적은 상기 시뮬레이터는 상기 가상선박의 변경된 위치정보 및 가상추력장치의 동작정보를 상기 컨트롤러로 전송하고 상기 컨트롤러는 이를 기초로 실제선박에 필요한 추력을 재계산하여 상기 시뮬레이터로 다시 제어신호를 출력하는 과정을 반복적으로 수행함으로써 실제 현실에서는 많은 시간과 비용이 드는 동적위치유지시스템의 시운전을 시뮬레이터를 통해 시뮬레이션해 볼 수 있는 동적위치유지시스템의 신뢰성평가시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.The simulator transmits the changed position information of the virtual ship and the operation information of the virtual thrust device to the controller, and the controller recalculates the thrust necessary for the actual ship based on the information and returns the control signal to the simulator The present invention provides a system and method for evaluating the reliability of a dynamic position maintenance system that can simulate a trial operation of a dynamic position maintenance system which is time consuming and costly in a realistic reality.
본 발명의 목적은 센서모의부의 상기 가상선박의 변경된 위치정보를 센서신호로 재구성한 출력값 및 추력장치모의모듈의 상기 가상추력장치의 동작정보를 상기 실제선박이 고장상황에 빠졌을 때 발생되는 실패신호 또는 변경신호로 단락 또는 변조하는 신호변조부를 포함하여, 상기 시뮬레이터는 상기 실패신호 또는 변경신호를 상기 컨트롤러로 전송함으로써, 상기 컨트롤러가 상기 고장상황에 정상적으로 대응할 수 있는지를 테스트할 수 있는 동적위치유지시스템의 신뢰성평가시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a failure signal generated when the actual ship has fallen into a failure state or to a failure signal generated when the actual ship is in a failure state, The simulator including a signal modulating section for short-circuiting or modulating a change signal, wherein the simulator transmits the fail signal or change signal to the controller to test whether the controller can normally respond to the failure situation A reliability evaluation system and a method thereof.
본 발명의 목적은 상기 시뮬레이터에 의해 모의된 가상장비들의 동작을 데이터화하여 기록 및 저장함으로써 시뮬레이션 종료 후 그 시뮬레이션 결과의 정확성과 재현성을 입증할 수 있는 동적위치유지시스템의 신뢰성평가시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a system and method for evaluating the reliability of a dynamic location maintenance system capable of verifying the accuracy and reproducibility of a simulation result after completion of a simulation by data recording, recording and storing operations of virtual equipment simulated by the simulator .
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알 수 있다. 또한 본 발명의 목적들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects of the present invention which are not mentioned can be understood by the following description and can be more clearly understood by the embodiments of the present invention. Further, the objects of the present invention can be realized by the means shown in the claims and their combinations.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 동적위치유지시스템의 신뢰성평가시스템 및 그 방법은 다음과 같은 구성을 포함한다.The reliability evaluation system and method of a dynamic position maintenance system for achieving the object of the present invention described above include the following configuration.
본 발명의 일실시예에 따른 동적위치유지시스템의 신뢰성평가시스템은 실제선박에 작용하는 외력에 따라 실제선박의 위치고정 및 선수방향고정을 위해 실제선박에 필요한 추력을 계산하고 실제추력장치를 제어하는 컨트롤러와, 상기 실제선박의 위치고정 및 선수방향고정을 위해 상기 실제선박에 설치된 각종 장비 및 상기 실제선박을 모의하고 상기 컨트롤러와 연결되어 상기 컨트롤러의 제어에 따라 가상선박의 운동을 해석하는 시뮬레이터를 포함하여, 상기 컨트롤러에 실제 장비들을 연결하지 않고도 기능테스트, 고장테스트 등의 각종 테스트를 수행하여 상기 컨트롤러가 정상적으로 작동하는지 검사할 수 있는 것을 특징으로 한다.The system for evaluating the reliability of the dynamic position maintaining system according to an embodiment of the present invention calculates a thrust required for an actual ship in order to fix a position of an actual ship and fix it in a forward direction according to an external force acting on an actual ship, And a simulator for simulating the actual ship and for analyzing the motion of the virtual ship in accordance with the control of the controller by simulating the actual ship and various equipment installed in the actual ship to fix the position and forward direction of the actual ship And it is possible to perform various tests such as a functional test and a failure test without connecting actual equipment to the controller to check whether the controller is operating normally.
본 발명의 일실시예에 따른 동적위치유지시스템의 신뢰성평가시스템에 있어서, 상기 시뮬레이터는 상기 실제선박을 가상선박으로 모의하고 상기 실제선박의 위치고정 및 선수방향고정을 위해 상기 실제선박에 설치된 각종 장비들을 가상장비로 모의하여 상기 가상장비의 작동에 따른 상기 가상선박의 운동을 해석하는 시뮬레이션부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the system for evaluating the reliability of a dynamic position maintenance system according to an embodiment of the present invention, the simulator simulates the actual ship as a virtual ship and provides various equipment installed on the actual ship for fixing the position of the actual ship, And a simulation unit for simulating the motion of the virtual ship according to the operation of the virtual equipment.
본 발명의 일실시예에 따른 동적위치유지시스템의 신뢰성평가시스템에 있어서, 상기 시뮬레이션부는 상기 실제추력장치를 모의하고 상기 컨트롤러의 제어신호에 따른 상기 실제추력장치의 동작을 모의하는 추력장치모의부를 포함하고, 상기 추력장치모의부는 상기 실제추력장치를 모의하여 가상추력장치를 프로그래밍하는 추력장치모의모듈과, 상기 실제추력장치의 동작실험데이터에 기초한 동작로직에 따라 상기 실제추력장치의 동작을 모의하여 상기 가상추력장치를 동작하게 하는 추력장치동작모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.In the reliability evaluation system for a dynamic position maintaining system according to an embodiment of the present invention, the simulation unit includes a thrust device simulator for simulating the actual thrust device and simulating the operation of the actual thrust device according to the control signal of the controller Wherein the simulator of the thruster device simulates the actual thrust device to simulate the virtual thrust device, and a controller which simulates the operation of the actual thrust device according to the operation logic based on the operation experiment data of the actual thrust device, And a thrust device operation module for operating the virtual thrust device.
본 발명의 일실시예에 따른 동적위치유지시스템의 신뢰성평가시스템에 있어서, 상기 시뮬레이션부는 상기 실제선박을 모의하여 가상선박을 프로그래밍하고 상기 가상선박에 작용하는 환경요소와 상기 가상추력장치의 동작에 따른 상기 가상선박의 운동을 해석하는 선박모의부를 포함하고, 상기 선박모의부는 상기 실제선박이 유체와 접하고 있는 선체 최외곽의 외판을 모델링하여 상기 실제선박을 가상선박으로 모의하는 선박모델링모듈과, 상기 가상선박에 작용하는 가상환경요소를 구성하는 외력계산모듈과, 상기 가상선박에 상기 가상환경요소 및 상기 가상추력장치에 의한 추력이 작용할 때 상기 가상선박의 운동을 해석하여 상기 가상선박의 변경된 위치정보를 계산하는 운동해석모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.In the system for evaluating the reliability of a dynamic position maintenance system according to an embodiment of the present invention, the simulation unit simulates the actual ship to program a virtual ship, And a ship simulation unit for analyzing the motion of the virtual ship, the ship simulation unit modeling the outermost plate of the hull at which the actual ship is in contact with the fluid to simulate the actual ship as a virtual ship, An external force calculation module for constructing a virtual environment element acting on the ship; and a control unit for analyzing the motion of the virtual ship when thrust by the virtual environment element and the virtual thrust device acts on the virtual ship, And a motion analysis module for calculating the motion.
본 발명의 일실시예에 따른 동적위치유지시스템의 신뢰성평가시스템에 있어서, 상기 시뮬레이션부는 실제선박에 설치되는 실제센서를 모의하고 상기 운동해석모듈에 의해 계산된 상기 가상선박의 변경된 위치정보를 실제센서의 출력값인 것처럼 재구성하는 센서모의부를 포함하고, 상기 센서모의부는 실제GPS센서를 모의하여 가상GPS센서를 프로그래밍하는 GPS센서모의모듈과, 실제GYRO센서를 모의하여 가상GYRO센서를 프로그래밍하는 GYRO센서모의모듈과. 실제MRU센서를 모의하여 가상MRU센서를 프로그래밍하는 MRU센서모의모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.In the system for evaluating the reliability of a dynamic position maintaining system according to an embodiment of the present invention, the simulation unit simulates an actual sensor installed on an actual ship and transmits changed position information of the virtual ship calculated by the motion analysis module to an actual sensor Wherein the sensor simulation unit comprises a GPS sensor simulation module for programming a virtual GPS sensor by simulating a real GPS sensor and a GYRO sensor simulation module for programming a virtual GYRO sensor by simulating an actual GYRO sensor, and. And an MRU sensor simulation module for simulating the actual MRU sensor and programming the virtual MRU sensor.
본 발명의 일실시예에 따른 동적위치유지시스템의 신뢰성평가시스템에 있어서, 상기 시뮬레이터는 상기 센서모의부의 상기 가상선박의 변경된 위치정보를 센서신호로 재구성한 출력값, 상기 추력장치모의모듈의 상기 가상추력장치의 동작정보 및 상기 외력계산모듈에서 구성된 상기 가상환경요소를 상기 컨트롤러로 전송하고, 상기 컨트롤러는 상기 출력값, 동작정보 및 가상환경요소를 기초로 상기 실제선박의 위치고정 및 선수방향고정을 위해 상기 실제선박에 필요한 추력을 재계산하여 상기 시뮬레이터로 출력하는 과정을 반복적으로 수행함으로써, 상기 컨트롤러의 정상적인 동작여부를 테스트할 수 있고, 동적위치유지시스템의 시운전을 시뮬레이션 할 수 있는 것을 특징으로 한다.In the reliability evaluation system of the dynamic position maintaining system according to an embodiment of the present invention, the simulator may include an output value obtained by reconstructing the changed position information of the virtual ship of the sensor simulation unit with a sensor signal, And transmits the virtual environment element configured in the external force calculation module to the controller, and the controller controls the virtual environment element based on the output value, the operation information, and the virtual environment element, Calculating the thrust required for the actual ship, and outputting the calculated thrust to the simulator repeatedly, thereby testing whether the controller operates normally or not, and simulating the trial operation of the dynamic position maintaining system.
본 발명의 일실시예에 따른 동적위치유지시스템의 신뢰성평가시스템에 있어서, 상기 시뮬레이터는 상기 센서모의부의 상기 가상선박의 변경된 위치정보를 센서신호로 재구성한 출력값 및 상기 추력장치모의모듈의 상기 가상추력장치의 동작데이터를 상기 실제선박이 고장상황에 빠졌을 때 발생되는 실패신호 또는 변경신호로 단락 또는 변조하는 신호변조부를 포함하고, 상기 시뮬레이터는 상기 실패신호 또는 변경신호를 상기 컨트롤러로 전송함으로써, 상기 컨트롤러가 상기 고장상황에 정상적으로 대응할 수 있는지를 테스트할 수 있는 것을 특징으로 한다.In the reliability evaluation system of the dynamic position maintenance system according to an embodiment of the present invention, the simulator may include an output value obtained by reconstructing the changed position information of the virtual ship of the sensor simulation unit with a sensor signal, And a signal modulator for short-circuiting or modulating operation data of the apparatus with a failure signal or a change signal generated when the actual ship is in a failure state, wherein the simulator transmits the failure signal or the change signal to the controller, Is capable of testing whether or not it can normally respond to the failure situation.
본 발명의 일실시예에 따른 동적위치유지시스템의 신뢰성평가시스템에 있어서, 상기 시뮬레이터는 상기 시뮬레이션부에 의해 모의된 상기 가상장비들의 동작을 데이터화하여 기록하여 수집하는 기록부와, 상기 기록부에 의해 수집된 상기 가상장비들의 동작데이터를 저장하는 저장부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the system for evaluating the reliability of a dynamic position maintenance system according to an embodiment of the present invention, the simulator includes a recording unit for recording and collecting data of operations of the virtual devices simulated by the simulation unit, And a storage unit for storing operation data of the virtual devices.
본 발명의 일실시예에 따른 동적위치유지시스템의 신뢰성평가시스템에 있어서, 상기 시뮬레이터는 상기 저장부에 의해 저장된 상기 가상장비들의 동작데이터를 분석하는 분석부와, 상기 분석부에 의해 분석된 동작데이터를 특정 양식의 파일로 변환하여 출력하는 보고부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the system for evaluating the reliability of a dynamic location maintenance system according to an embodiment of the present invention, the simulator includes an analysis unit for analyzing operation data of the virtual equipment stored by the storage unit, To a file of a specific format and outputting the converted file.
본 발명의 일실시예에 따른 동적위치유지시스템의 신뢰성평가방법은 실제선박의 위치고정 및 선수방향고정에 대한 명령이 컨트롤러에 입력되는 입력단계와, 상기 컨트롤러에서 상기 입력단계에서 입력된 명령을 수행하기 위해 필요한 추력 및 추력방향을 계산하는 추력계산단계와, 상기 컨트롤러에 연결된 시뮬레이터가 상기 실제선박을 가상선박으로 모의하고 상기 실제선박의 위치고정 및 선수방향고정을 위해 상기 실제선박에 설치된 각종 장비들을 가상장비로 모의하며 상기 가상장비의 작동에 따른 상기 가상선박의 운동을 해석하는 시뮬레이션단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.A method for evaluating reliability of a dynamic position maintaining system according to an embodiment of the present invention includes an input step of inputting a command for fixing a position and a heading of an actual ship to a controller, And a simulator coupled to the controller simulates the actual ship as a virtual ship and controls various equipment installed on the actual ship to fix the position of the actual ship and fix the ship in the forward direction And simulating the motion of the virtual ship in accordance with the operation of the virtual machine simulating the virtual machine.
본 발명의 일실시예에 따른 동적위치유지시스템의 신뢰성평가방법에 있어서, 상기 시뮬레이션단계는 실제추력장치를 모의하여 가상추력장치를 구현하고 상기 가상추력장치가 상기 컨트롤러의 제어에 따른 실제추력장치의 동작을 모의하여 동작하도록 하는 추력장치모의단계와, 상기 실제선박을 모의하여 가상선박을 구현하고 상기 가상선박에 작용하는 가상환경요소를 구성하며 상기 가상선박에 상기 가상환경요소 및 상기 가상추력장치에 의한 추력이 작용할 때 상기 가상선박의 운동을 해석하여 상기 가상선박의 변경된 위치정보를 계산하는 선박모의단계와, 상기 실제선박에 설치되는 실제센서를 모의하여 가상센서를 구현하고 상기 선박모의단계에서 계산된 상기 가상선박의 변경된 위치정보를 상기 가상센서의 출력값으로 재구성하는 센서모의단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the reliability evaluation method for a dynamic position maintaining system according to an embodiment of the present invention, the simulation step simulates an actual thrust device to implement a virtual thrust device, and the virtual thrust device A simulator for simulating the operation of the virtual ship and simulating the operation of the virtual ship and simulating the actual ship to construct a virtual ship, A ship simulating step of analyzing the motion of the virtual ship when the thrust by the ship is calculated and calculating the changed position information of the virtual ship, and a virtual sensor simulating an actual sensor installed on the actual ship to calculate a virtual sensor A sensor for reconstructing the changed position information of the virtual ship with the output value of the virtual sensor, And that of a step characterized.
본 발명의 일실시예에 따른 동적위치유지시스템의 신뢰성평가방법은 상기 시뮬레이션단계에서 출력되는 상기 가상센서의 출력값, 상기 가상추력장치의 동작정보 및 상기 가상환경요소를 상기 컨트롤러로 전송하고, 상기 추력계산단계에서 상기 출력값, 동작정보 및 가상환경요소를 기초로 상기 실제선박의 위치고정 및 선수방향고정을 위해 상기 실제선박에 필요한 추력을 재계산하여 상기 시뮬레이터로 출력하는 과정을 반복적으로 수행함으로써, 상기 컨트롤러의 정상적인 동작여부를 테스트할 수 있고, 동적위치유지시스템의 시운전을 시뮬레이션 할 수 있는 것을 특징으로 한다.The reliability evaluation method of a dynamic position maintaining system according to an embodiment of the present invention transmits an output value of the virtual sensor outputted in the simulation step, operation information of the virtual thrust device, and the virtual environment element to the controller, Calculating a thrust force required for the actual ship to fix the position of the actual ship and fixing the ship in the forward direction based on the output value, the operation information, and the virtual environment element, and outputting the calculated thrust to the simulator, It is possible to test whether the controller is operating normally or not, and to simulate the trial operation of the dynamic position maintaining system.
본 발명의 일실시예에 따른 동적위치유지시스템의 신뢰성평가방법은 신호변조부가 상기 시뮬레이터단계에서 출력되는 상기 가상센서의 출력값 및 상기 가상추력장치의 동작데이터를 상기 실제선박이 고장상황에 빠졌을 때 발생되는 실패신호 또는 변경신호로 단락 또는 변조하는 신호변조단계를 포함하여, 상기 시뮬레이터가 상기 실패신호 또는 변경신호를 상기 컨트롤러로 전송함으로써, 상기 컨트롤러가 상기 고장상황에 정상적으로 대응할 수 있는지를 테스트할 수 있는 것을 특징으로 한다.A method for evaluating reliability of a dynamic position maintaining system according to an embodiment of the present invention is characterized in that a signal modulating unit generates an output value of the virtual sensor output from the simulator unit and operation data of the virtual thrusting unit, Wherein the simulator sends the failure signal or a change signal to the controller to test whether the controller can normally respond to the failure situation, .
본 발명의 일실시예에 따른 동적위치유지시스템의 신뢰성평가방법은 상기 시뮬레이션단계에서 모의된 가상장비들의 동작을 데이터화하여 기록 및 저장하는 기록및저장단계와, 상기 기록및저장단계에서 저장된 상기 가상장비들의 동작데이터를 분석하고 특정 양식의 파일로 변환하여 출력하는 분석및보고단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.The method for evaluating reliability of a dynamic location maintenance system according to an embodiment of the present invention includes a recording and storing step of recording and storing data of an operation of virtual equipment simulated in the simulation step, And analyzing and outputting the converted data into a file of a specific format and outputting the analyzed data.
본 발명은 앞서 본 실시예와 하기에 설명할 구성과 결합, 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.The present invention can obtain the following effects by the above-described embodiment, the constitution described below, the combination, and the use relationship.
본 발명은 실제선박에 작용하는 외력에 따라 실제선박의 위치고정 및 선수방향고정을 위해 실제선박에 필요한 추력을 계산하여 실제추력장치를 제어하는 컨트롤러와, 상기 실제선박의 위치고정 및 선수방향고정을 위해 상기 실제선박에 설치된 각종 장비 및 상기 실제선박을 모의하고 상기 컨트롤러와 연결되어 상기 컨트롤러의 제어에 따라 가상선박의 운동을 해석하는 시뮬레이터를 포함하여 상기 컨트롤러에 실제 장비들을 연결하지 않고도 상기 컨트롤러가 정상적으로 동작하는지 검사할 수 있는 동적위치유지시스템의 신뢰성평가시스템 및 그 방법을 제공하는 효과가 있다.A controller for controlling an actual thrust device by calculating a thrust required for an actual ship in order to fix the position of the actual ship and fix it in the forward direction according to an external force applied to the actual ship; And a simulator for simulating the actual ship and analyzing the motion of the virtual ship in accordance with the control of the controller, the simulator being connected to the controller, so that the controller can operate normally without connecting actual equipment to the controller There is an effect of providing a reliability evaluation system and method for a dynamic location maintenance system capable of checking whether the system is operating.
본 발명은 상기 시뮬레이터는 상기 가상선박의 변경된 위치정보 및 가상추력장치의 동작정보를 상기 컨트롤러로 전송하고 상기 컨트롤러는 이를 기초로 실제선박에 필요한 추력을 재계산하여 상기 시뮬레이터로 다시 제어신호를 출력하는 과정을 반복적으로 수행함으로써 실제 현실에서는 많은 시간과 비용이 드는 동적위치유지시스템의 시운전을 시뮬레이터를 통해 시뮬레이션해 볼 수 있는 동적위치유지시스템의 신뢰성평가시스템 및 그 방법을 제공하는 효과가 있다.The simulator transmits the changed position information of the virtual ship and the operation information of the virtual thrust device to the controller, and the controller recalculates thrust necessary for the actual ship based on the information and outputs a control signal to the simulator It is possible to provide a system and method for evaluating the reliability of a dynamic location maintenance system that can simulate a trial operation of a dynamic location maintenance system that takes a lot of time and cost in a real world through a simulator.
본 발명은 센서모의부의 상기 가상선박의 변경된 위치정보를 센서신호로 재구성한 출력값 및 추력장치모의모듈의 상기 가상추력장치의 동작정보를 상기 실제선박이 고장상황에 빠졌을 때 발생되는 실패신호 또는 변경신호로 단락 또는 변조하는 신호변조부를 포함하여, 상기 시뮬레이터는 상기 실패신호 또는 변경신호를 상기 컨트롤러로 전송함으로써, 상기 컨트롤러가 상기 고장상황에 정상적으로 대응할 수 있는지를 테스트할 수 있는 동적위치유지시스템의 신뢰성평가시스템 및 그 방법을 제공하는 효과가 있다.The present invention is characterized in that an output value obtained by reconstructing the changed position information of the virtual ship in the sensor simulating part as a sensor signal and operation information of the virtual thrusting device of the thruster device simulating module are inputted into the failure signal or change signal Wherein the simulator transmits a failure signal or a change signal to the controller to test whether the controller can normally respond to the failure situation, System and method therefor.
본 발명은 상기 시뮬레이터에 의해 모의된 가상장비들의 동작을 데이터화하여 기록 및 저장함으로써 시뮬레이션 종료 후 그 시뮬레이션 결과의 정확성과 재현성을 입증할 수 있는 동적위치유지시스템의 신뢰성평가시스템 및 그 방법을 제공하는 효과가 있다.The present invention provides a system and method for evaluating the reliability of a dynamic location maintenance system that can verify the accuracy and reproducibility of a simulation result after completion of a simulation by data recording, recording and storing operations of virtual equipment simulated by the simulator .
도 1은 본 발명인 동적위치유지시스템의 신뢰성평가시스템을 나타내는 구성도
도 2는 도 1의 시뮬레이션부를 나타내는 구성도
도 3는 본 발명인 동적위치유지시스템의 신뢰성평가방법을 나타내는 흐름도
도 4는 도 3의 시뮬레이션단계를 나타내는 흐름도BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a configuration diagram showing a reliability evaluation system of a dynamic position maintaining system according to the present invention;
Fig. 2 is a configuration diagram showing the simulation unit of Fig. 1
3 is a flowchart showing a reliability evaluation method of the dynamic position maintaining system according to the present invention.
Figure 4 is a flow chart illustrating the simulation steps of Figure 3;
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments of the present invention can be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the following embodiments. This embodiment is provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art.
또한 본 발명의 도면과 명세서에서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
In addition, although specific terms are used in the drawings and specification of the present invention, they are used for the purpose of describing the present invention only and are not used to limit the scope of the present invention described in the claims or the claims. Therefore, those skilled in the art will appreciate that various modifications and equivalent embodiments are possible without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
도 1 및 도2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 동적위치유지시스템의 신뢰성평가시스템은 실제선박에 작용하는 외력에 따라 실제선박의 위치고정 및 선수방향고정을 위해 실제선박에 필요한 추력을 계산하여 실제추력장치를 제어하는 컨트롤러(10)와, 상기 실제선박의 위치고정 및 선수방향고정을 위해 상기 실제선박에 설치된 각종 장비 및 상기 실제선박을 모의하고 상기 컨트롤러(10)와 연결되어 상기 컨트롤러(10)의 제어에 따라 가상선박의 운동을 해석하는 시뮬레이터(20)를 포함하여, 상기 컨트롤러(10)에 실제 장비들을 연결하지 않고도 기능테스트, 고장테스트 등의 각종 테스트를 수행하여 상기 컨트롤러(10)가 정상적으로 작동하는지 검사할 수 있는 것을 특징으로 한다.As shown in FIGS. 1 and 2, the system for evaluating the reliability of the dynamic position maintaining system according to the present invention calculates a thrust required for an actual ship in order to fix the position of an actual ship and fix it in a forward direction according to an external force acting on the actual ship (10) for controlling the actual thrust device, and a controller (10) for simulating the actual ship and various equipments installed on the actual ship to fix the position of the actual ship and fix it in the fore direction, The
상기 컨트롤러(10)는 실제 동적위치유지시스템의 동력관리시스템, 추력장치 등의 각종 실제장비를 제어하는 구성이지만, 본 발명에서는 상기 시뮬레이터(20)에 연결되어 상기 시뮬레이터(20)가 모의한 가상의 장비들을 제어하게 된다.The
상기 컨트롤러(10)는 상기 실제선박의 위치 및 상기 실제선박에 작용하는 바람, 파도, 조류 등의 실제환경요소를 고려하여 상기 실제선박의 위치고정 및 선수방향고정을 위해 필요한 추력장치의 작동출력, 추력장치의 각도, 추력장치의 방향 등을 계산하여 추력장치에 제어신호를 전송한다. 다만 본 발명에서는 상기 시뮬레이터(20)와 연결되어 후술할 바와 같이 운동해석모델(215c)에서 계산된 가상선박의 변경된 위치정보 및 외력계산모듈(215b)에서 구성된 가상환경요소를 기초로 상기 계산을 수행하고 상기 시뮬레이터(20)에 제어신호를 전송하게 된다.The
상기 시뮬레이터(20)는 상기 실제선박과 상기 실제선박에 탑재된 추력장치, 센서, 동력관리시스템 등의 각종 장비를 모의하고 상기 컨트롤러(10)와 연결되어 상기 컨트롤러(10)의 제어신호를 수신하여 가상선박의 운동을 모의하고 해석하는 구성으로, 시뮬레이션부(21), 기록부(22), 저장부(23), 분석부(24), 보고부(25), 표시부(26) 및 통신부(27)를 포함한다.The
상기 시뮬레이션부(21)는 상기 실제선박을 가상선박으로 모의하고 상기 실제선박의 위치고정 및 선수방향고정을 위해 상기 실제선박에 설치된 각종 장비들을 가상장비로 모의하여 상기 가상장비의 작동에 따른 상기 가상선박의 운동을 해석하는 구성으로, 도 3에 도시된 바와 같이 동력관리시스템모의부(211), 추력장치모의부(213), 선박모의부(215) 및 센서모의부(217)를 포함한다.The
상기 동력관리시스템모의부(211)는 추력장치를 가동시키기 위한 전력을 관리하는 동력관리시스템(Power Management System)을 모의하여 가상동력관리시스템을 프로그래밍하고 상기 가상동력관리시스템을 실제 동력관리시스템의 동작실험데이터에 기초한 동작로직에 따라 실제동력관리시스템의 동작을 모의하여 동작하도록 한다. 따라서 후술할 가상추력장치를 가동시키기 위해 전력을 공급하는 동작을 수행하고 그 동작데이터를 분석함으로써 전력을 최적화할 수 있는 동적위치유지시스템의 조합을 구성할 수 있다.The power management
상기 추력장치모의부(213)는 상기 실제추력장치를 모의하고 상기 컨트롤러(10)의 제어신호에 따른 상기 실제추력장치의 동작을 모의하는 구성으로, 추력장치모의모듈(213a)과 추력장치동작모듈(213b)을 포함한다.The thruster
상기 추력장치모의모듈(213a)은 선박의 위치고정 및 선수방향고정을 위해 상기 선박이 움직일 수 있도록 동력을 제공하는 프로펠러 등의 실제추력장치의 형상, 출력, 설치위치, 회전방향, 상하이동각도, 타입 등의 속성과 동일한 속성을 가지도록 가상추력장치를 프로그래밍한다.The
상기 추력장치동작모듈(213b)은 실제추력장치가 실제 동작하였을때 선박에 작용하는 추력값 또는 추력방향 등의 동작데이터 값을 기초로 하여 상기 가상추력장치의 동작로직을 구성하고 상기 동작로직에 따라 상기 가상추력장치가 동작하도록 하며, 이에 따른 상기 가상추력장치의 추력값, 추력각도, 추력방향 등의 동작데이터를 상기 컨트롤러(10)에 전송한다.The thrust
상기 선박모의부(215)는 상기 실제선박을 모의하여 가상선박을 프로그래밍하고 상기 가상선박에 작용하는 환경요소와 상기 가상추력장치의 동작에 따른 상기 가상선박의 운동을 해석하는 구성으로, 선박모델링모듈(215a), 외력계산모듈(215b) 및 운동해석모듈(215c)을 포함한다. The
상기 선박모델링모듈(215a)은 상기 실제선박의 일반기기배치도, 선박의 일반기기배치도, 선박의 겉모양 등을 기반으로 상기 실제선박이 유체와 접하고 있는 선체 최외곽의 외판을 모델링하여 상기 실제선박과 동일한 크기, 모양, 내부구성 등의 특성을 갖는 가상선박을 구현한다. 이 때 Autocad, ShipX 등의 소프트웨어가 사용될 수 있다.The
상기 외력계산모듈(215b)은 상기 가상선박에 작용하는 바람, 파도, 조류 등의 가상환경요소를 생성하는 구성으로, 상기 가상환경요소를 상기 컨트롤러(10)에 전송한다.The external
상기 운동해석모듈(215c)은 상기 가상선박에 상기 가상추력장치의 동작에 따른 추력과 상기 외력계산모듈(215b)에서 생성된 상기 가상환경요소가 작용할 때 상기 가상선박의 운동을 해석하여 상기 가상선박의 변경된 위치정보(위치좌표, 선수방향 등)를 계산한다.The
상기 센서모의부(217)는 상기 실제선박에 탑재되는 실제센서들을 모의하고 상기 운동해석모듈(215c)에 의해 계산된 상기 가상선박의 변경된 위치정보를 상기 실제센서들의 출력값인 것처럼 재구성하는 구성으로, GPS센서모의모듈(217a), GYRO센서모의모듈(217b) 및 MRU센서모의모듈(217c)을 포함한다.The
상기 GPS센서모의모듈(217a)은 선박의 위치를 측정하는 GPS센서와 동일한 속성을 가지도록 가상GPS센서를 프로그래밍하고, 상기 가상GPS센서가 상기 운동해석모듈(215c)에 의해 계산된 상기 가상선박의 변경된 위치정보 중 선박의 좌표값을 출력하여 상기 컨트롤러(10)로 전송한다.The GPS sensor simulation module 217a programs a virtual GPS sensor to have the same properties as the GPS sensor that measures the position of the vessel, and the virtual GPS sensor measures the position of the virtual ship calculated by the
상기 GYRO센서모의모듈(217b)은 선박의 각속도를 측정하는 GYRO센서와 동일한 속성을 가지도록 가상GYRO센서를 프로그래밍하고, 상기 가상GYRO센서가 상기 운동해석모듈(215c)에 의해 계산된 상기 가상선박의 변경된 위치정보 중 선박의 각속도값을 출력하여 상기 컨트롤러(10)로 전송한다.The GYRO
상기 MRU센서모의모듈(217c)은 선박의 직선 및 회전운동 정보(Surge, Sway, Yaw)를 통해 선박의 자세를 계측하는 MRU센서와 동일한 속성을 가지도록 가상MRU센서를 프로그래밍하고, 상기 가상MRU센서가 상기 운동해석모듈(215c)에 의해 계산된 상기 가상선박의 변경된 위치정보 중 선박의 직선 및 회전운동에 따라 계측된 자세에 대한 값을 출력하여 상기 컨트롤러(10)로 전송한다.The MRU
상기 시뮬레이션부(21)는 상기 센서모의부(217)에서 출력값으로 표현되는 상기 가상선박의 변경된 위치정보, 상기 가상환경요소 및 상기 가상추력장치의 동작데이터를 상기 컨트롤러(10)로 전송하고, 상기 컨트롤러(10)는 이를 기초로 실제선박의 위치고정 및 선수방향고정을 위해 필요한 추력 및 추력방향을 재계산하여 다시 상기 시뮬레이터(20)로 제어신호를 출력하는 과정을 반복함으로써, 상기 컨트롤러(10)가 정상적으로 작동하는지 여부를 테스트할 수 있고, 실제장비들을 상기 컨트롤러(10)에 연결하지 않아도 동적위치유지시스템의 시운전을 시뮬레이션할 수 있다.The
상기 신호변조부(28)는 상기 시뮬레이터(20)에서 상기 컨트롤러(10)로 전송되는 상기 센서모의부(217)의 출력값 및 상기 추력장치모의모듈(213a)의 상기 가상추력장치의 동작데이터를 상기 실제선박이 고장상황에 빠졌을 때 상기 실제선박에서 발생되는 실패신호/변경신호로 단락/변조한다. 상기 실패신호/변경신호는 일예로 상기 실제추력장치가 동작하지 않는다는 신호 등을 들 수 있다. 상기 시뮬레이터(20)는 상기 실패신호 또는 변경신호를 상기 컨트롤러(10)로 전송함으로써, 상기 컨트롤러(10)가 상기 고장상황에 대해 추력장치에 대한 제어명령 또는 비상동작 등으로 정상적으로 대응할 수 있는지를 테스트할 수 있다.The
상기 기록부(22)는 상기 시뮬레이션부(21)에 의해 모의된 상기 가상동력관리시스템, 가상추력장치, 가상선박, 가상GPS센서, 가상GYRO센서, 가상MRU센서의 동작데이터를 기록하여 수집하고, 상기 저장부(23)는 상기 기록부(22)에 의해 수집된 상기 동작데이터를 저장한다.The
상기 분석부(24)는 상기 저장부(23)에 저장된 상기 동작데이터를 시뮬레이션 회차별로 구분하거나, 상기 가상선박에 작용하는 가상환경요소를 바람, 조류, 파도별로 나누거나, 상기 가상환경요소에 의한 상기 가상선박의 움직임을 방향, 거리별로 나누는 등의 분석작업을 수행하고, 상기 보고부(25)는 상기 분석부(24)에 의해 분석된 상기 동작데이터를 PDF, EXCELL 파일 등의 특정 양식의 파일로 출력한다.The
본 발명은 상기 기록부(22), 저장부(23), 분석부(24) 및 보고부(25)를 통해 시뮬레이션 종료 후 그 시뮬레이션 결과의 정확성과 재현성을 수치적으로 입증하고, 시뮬레이션 방법 등에 개선할 점이 있는지 검토하여 프로세스를 개선해 나갈 수 있게 한다.The present invention can numerically verify the accuracy and reproducibility of the simulation results after the completion of the simulation through the
상기 표시부(26)는 상기 저장부(23)에 연결되어 상기 저장부(23)가 저장하는 상기 동적데이터를 시각적으로 디스플레이한다. 따라서 작업자는 직관적으로 시뮬레이션이 수행되고 있는 과정을 확인할 수 있다.The
상기 통신부(27)는 상기 컨트롤러(10)와 상기 시뮬레이터(20) 간의 각종 신호의 송수신을 담당하는 구성으로, 상기 컨트롤러(10)와 이더넷허브(Ethernet Hub) 등으로 연결될 수 있다.
The
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 동적위치유지시스템의 신뢰성평가방법은 입력단계(S1), 추력계산단계(S2), 시뮬레이션단계(S3), 신호변조단계(S4), 기록및저장단계(S5) 및 분석및보고단계(S6)를 포함한다.As shown in FIGS. 3 and 4, the reliability evaluation method of the dynamic position maintaining system according to the present invention includes an input step S1, a thrust calculation step S2, a simulation step S3, a signal modulation step S4, And a storage step S5 and an analysis and reporting step S6.
상기 입력단계(S1)는 상기 실제선박의 위치고정 및 선수방향고정에 대한 명령이 상기 컨트롤러(10)에 입력되는 단계이다.The input step S1 is a step of inputting an instruction to fix the position and forward direction of the actual ship to the
상기 추력계산단계(S2)는 상기 컨트롤러(10)에서 상기 입력단계에서 입력된 명령을 수행하기 위해 필요한 추력 및 추력방향을 계산하여 상기 시뮬레이터(20)에 제어신호를 출력하는 단계이다.The thrust calculation step S2 is a step of calculating a thrust and a thrust direction necessary for executing the command inputted in the input step in the
상기 시뮬레이션단계(S3)는 상기 컨트롤러(10)에 연결된 시뮬레이터(20)가 상기 실제선박을 가상선박으로 모의하고 상기 실제선박의 위치고정 및 선수방향고정을 위해 상기 실제선박에 설치된 각종 장비들을 가상장비로 모의하며 상기 가상장비의 작동에 따른 상기 가상선박의 운동을 해석하는 단계로, 도 5에 도시된 바와 같이 추력장치모의단계(S31), 선박모의단계(S33) 및 센서모의단계(S35)를 포함한다.In the simulation step S3, the
상기 추력장치모의단계(S31)는 상기 추력장치모의모듈(213a)이 선박의 위치고정 및 선수방향고정을 위해 상기 선박이 움직일 수 있도록 동력을 제공하는 프로펠러 등의 실제추력장치의 형상, 출력, 설치위치, 회전방향, 상하이동각도, 타입 등의 속성과 동일한 속성을 가지도록 가상추력장치를 프로그래밍하고, 상기 추력장치동작모듈(213b)이 실제추력장치가 실제 동작하였을때 선박에 작용하는 추력값 또는 추력방향 등의 동작데이터 값을 기초로 하여 상기 가상추력장치의 동작로직을 구성하고 상기 동작로직에 따라 상기 가상추력장치가 동작하도록하는 단계이다.The thruster device simulating step S31 may include a shape of the actual thrust device such as a propeller that provides power to move the ship so that the thrust
상기 선박모의단계(S33)는 상기 선박모델링모듈(215a)이 상기 실제선박의 일반기기배치도, 선박의 일반기기배치도, 선박의 겉모양 등을 기반으로 상기 실제선박이 유체와 접하고 있는 선체 최외곽의 외판을 모델링하여 상기 실제선박과 동일한 크기, 모양, 내부구성 등의 특성을 갖는 가상선박을 구현하고, 상기 외력계산모듈(215b)이 상기 가상선박에 작용하는 바람, 파도, 조류 등의 가상환경요소를 생성하여, 상기 운동해석모듈(215c)이 상기 가상선박에 상기 가상추력장치의 동작에 따른 추력과 상기 외력계산모듈(215b)에서 생성된 상기 가상환경요소가 작용할 때 상기 가상선박의 운동을 해석하여 상기 가상선박의 변경된 위치정보를 계산하는 단계이다.In the ship simulating step S33, the
상기 센서모의단계(S35)는 상기 실제선박에 탑재되는 실제센서들을 모의하고 상기 운동해석모듈(215c)에 의해 계산된 상기 가상선박의 변경된 위치정보를 상기 실제센서들의 출력값인 것처럼 재구성하는 단계이다.The sensor simulation step S35 is a step of simulating actual sensors mounted on the actual ship and reconstructing the changed position information of the virtual ship calculated by the
상기 시뮬레이션단계(S3)는 상기 센서모의단계(S35)에서 출력되는 출력값으로 표현된 상기 가상선박의 변경된 위치정보, 상기 선박모의단계(S33)에서 구성되는 가상환경요소 및 상기 추력장치모의단계(S31)에서 출력되는 상기 가상추력장치의 동작데이터를 상기 컨트롤러(10)로 전송하고, 상기 추력계산단계(S2)에서 상기 컨트롤러(10)가 상기 출력값, 가상환경요소 및 동작데이터를 기초로 상기 실제선박의 위치고정 및 선수방향고정을 위해 필요한 추력 및 추력방향을 재계산하여 상기 추력계산단계(S2) 및 상기 시뮬레이션단계(S3)를 반복적으로 수행함으로써, 상기 컨트롤러(10)가 정상적으로 작동하는지 여부를 테스트할 수 있고, 실제장비들을 상기 컨트롤러(10)에 연결하지 않아도 동적위치유지시스템의 시운전을 시뮬레이션할 수 있다.The simulation step S3 includes a step S31 of changing the virtual ship's position represented by the output value outputted at the sensor simulation step S35, the virtual environment element configured at the ship simulation step S33, and the thrust device simulating step S31 , The
상기 신호변조단계(S4)는 상기 시뮬레이션단계(S3)에서 상기 시뮬레이터(20)로부터 상기 컨트롤러(10)로 전송되는 상기 센서모의단계(S35)에서의 출력값 및 상기 추력장치모의단계(S31)에서의 상기 가상추력장치의 동작데이터를 상기 실제선박이 고장상황에 빠졌을 때 상기 실제선박에서 발생되는 실패신호/변경신호로 단락/변조하는 단계이다. 따라서 상기 컨트롤러(10)가 상기 고장상황에 대해 추력장치에 대한 제어명령 또는 비상동작 등으로 정상적으로 대응할 수 있는지를 테스트할 수 있다.The signal modulating step S4 is a step of modulating the output value of the sensor simulating step S35 transmitted from the
상기 기록및저장단계(S5)는 상기 시뮬레이션단계(S3)에서 모의된 가상장비들의 동작데이터를 수집 및 저장하는 단계이고, 상기 분석및보고단계(S6)는 상기 기록및저장단계(S5)에서 저장된 상기 동작데이터를 분석하고 특정 양식의 파일로 변환하여 출력하는 단계이다. 따라서 시뮬레이션을 종료한 뒤 그 시뮬레이션 결과의 정확성과 재현성을 수치적으로 입증하고, 시뮬레이션 방법 등에 개선할 점이 있는지 검토하여 프로세스를 개선해 나갈 수 있게 한다.
The recording and storing step S5 is a step of collecting and storing operation data of simulated virtual devices in the simulation step S3 and the analyzing and reporting step S6 is a step of storing Analyzing the operation data, converting the data into a file of a specific format, and outputting the converted file. Therefore, after finishing the simulation, it is possible to numerically verify the accuracy and reproducibility of the simulation result, and to improve the process by examining whether there is any improvement in the simulation method or the like.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.The foregoing detailed description is illustrative of the present invention. In addition, the foregoing is intended to illustrate and explain the preferred embodiments of the present invention, and the present invention may be used in various other combinations, modifications, and environments. That is, it is possible to make changes or modifications within the scope of the concept of the invention disclosed in this specification, within the scope of the disclosure, and / or within the skill and knowledge of the art. The embodiments described herein are intended to illustrate the best mode for implementing the technical idea of the present invention and various modifications required for specific applications and uses of the present invention are also possible. Accordingly, the detailed description of the invention is not intended to limit the invention to the disclosed embodiments. It is also to be understood that the appended claims are intended to cover such other embodiments.
10:컨트롤러
20:시뮬레이터
21:시뮬레이션부
211:동력관리시스템모의부
213:추력장치모의부 213a:추력장치모의모듈 213b:추력장치동작모듈
215:선박모의부 215a:선박모델링모듈 215b:외력계산모듈 215c:운동해석모듈
217:센서모의부 217a:GPS센서모의모듈 217b:GYRO센서모의모듈 217c:MRU센서모의모듈
22:기록부
23:저장부
24:분석부
25:보고부
26:표시부
27:통신부
28:신호변조부
S1:입력단계
S2:추력계산단계
S3:시뮬레이션단계 S31:추력장치모의단계 S33:선박모의단계 S35:센서모의단계
S4:신호변조단계
S5:기록및저장단계
S6:분석및보고단계10: Controller
20: Simulator
21: Simulation section
211: Power Management System Simulation Department
213: Thrust
215:
217: sensor simulation module 217a: GPS
22:
23:
24: Analytical Department
25: Reporting section
26:
27:
28: Signal modulation section
S1: input step
S2: Thrust calculation step
S3: Simulation step S31: Thrust device simulation step S33: Ship simulation step S35: Sensor simulation step
S4: Signal modulation step
S5: Record and store phase
S6: Analysis and reporting phase
Claims (14)
실제선박의 위치고정 및 선수방향고정을 위해 실제선박에 설치된 각종 장비 및 실제선박을 모의하고 상기 컨트롤러와 연결되어 상기 컨트롤러의 제어에 따라 가상선박의 운동을 해석하는 시뮬레이터를 포함하고,
상기 시뮬레이터는 실제추력장치를 모의하고 상기 컨트롤러의 제어신호에 따른 실제추력장치의 동작을 모의하는 추력장치모의부와, 실제선박을 모의하여 가상선박을 프로그래밍하고 가상선박에 작용하는 환경요소와 가상추력장치의 동작에 따른 가상선박의 운동을 해석하는 선박모의부와, 실제선박에 설치되는 실제센서를 모의하고 상기 선박모의부에 의해 계산된 가상선박의 변경된 위치정보를 실제센서의 출력값인 것처럼 재구성하는 센서모의부를 포함하여 가상장비의 작동에 따른 가상선박의 운동을 해석하는 시뮬레이션부
를 포함하여 상기 컨트롤러에 실제 장비들을 연결하지 않고도 기능테스트, 고장테스트 등의 각종 테스트를 수행하여 상기 컨트롤러가 정상적으로 작동하는지 검사할 수 있는 것을 특징으로 하는 동적위치유지시스템의 신뢰성평가시스템.A controller for calculating the thrust required for the actual ship and for controlling the actual thrust device in order to fix the position of the actual ship and fix it in the forward direction according to the external force acting on the actual ship,
And a simulator for simulating various equipment installed on an actual ship and an actual ship for fixing the position of the actual ship and fixing the ship in the forward direction and analyzing the motion of the virtual ship under the control of the controller,
The simulator simulates a real thrust device and simulates an operation of an actual thrust device in accordance with a control signal of the controller. The simulator simulates a real ship to program a virtual ship, Simulates the actual sensor installed on the actual ship, reconstructs the changed position information of the virtual ship calculated by the ship simulator as if it is the output value of the actual sensor, analyzes the motion of the virtual ship according to the operation of the apparatus, A simulation unit for analyzing the motion of the virtual ship according to the operation of the virtual machine including the sensor simulation unit;
Wherein the controller is capable of performing various tests such as a functional test and a failure test without connecting actual equipment to the controller to check whether the controller is operating normally.
상기 실제추력장치를 모의하여 가상추력장치를 프로그래밍하는 추력장치모의모듈과, 상기 실제추력장치의 동작실험데이터에 기초한 동작로직에 따라 상기 실제추력장치의 동작을 모의하여 상기 가상추력장치를 동작하게 하는 추력장치동작모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 동적위치유지시스템의 신뢰성평가시스템.The apparatus of claim 1, wherein the thrust device simulator
A thrust device simulating module for simulating the actual thrust device and for programming the virtual thrust device, and a controller for simulating the operation of the actual thrust device according to the operation logic based on the operation test data of the actual thrust device, And a thrust device operation module.
상기 실제선박이 유체와 접하고 있는 선체 최외곽의 외판을 모델링하여 상기 실제선박을 가상선박으로 모의하는 선박모델링모듈과, 상기 가상선박에 작용하는 가상환경요소를 구성하는 외력계산모듈과, 상기 가상선박에 상기 가상환경요소 및 상기 가상추력장치에 의한 추력이 작용할 때 상기 가상선박의 운동을 해석하여 상기 가상선박의 변경된 위치정보를 계산하는 운동해석모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 동적위치유지시스템의 신뢰성평가시스템.4. The apparatus of claim 3, wherein the ship simulator
A ship modeling module for modeling the outer shell of the hull at the outermost surface of the ship where the actual ship is in contact with the fluid to simulate the actual ship as a virtual ship, an external force calculating module for constructing a virtual environment element acting on the virtual ship, And a motion analyzing module for analyzing the motion of the virtual ship when thrust by the virtual environment element and the virtual thrust device acts on the virtual ship and calculating the changed position information of the virtual ship, Evaluation system.
실제GPS센서를 모의하여 가상GPS센서를 프로그래밍하는 GPS센서모의모듈과, 실제GYRO센서를 모의하여 가상GYRO센서를 프로그래밍하는 GYRO센서모의모듈과. 실제MRU센서를 모의하여 가상MRU센서를 프로그래밍하는 MRU센서모의모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 동적위치유지시스템의 신뢰성평가시스템.5. The apparatus of claim 4, wherein the sensor simulation unit
A GPS sensor simulation module for simulating a real GPS sensor and programming a virtual GPS sensor, and a GYRO sensor simulation module for programming a virtual GYRO sensor by simulating an actual GYRO sensor. And an MRU sensor simulation module for simulating the actual MRU sensor and programming the virtual MRU sensor.
상기 시뮬레이터는 상기 센서모의부의 상기 가상선박의 변경된 위치정보를 센서신호로 재구성한 출력값, 상기 추력장치모의모듈의 상기 가상추력장치의 동작정보 및 상기 외력계산모듈에서 구성된 상기 가상환경요소를 상기 컨트롤러로 전송하고, 상기 컨트롤러는 상기 출력값, 동작정보 및 가상환경요소를 기초로 상기 실제선박의 위치고정 및 선수방향고정을 위해 상기 실제선박에 필요한 추력을 재계산하여 상기 시뮬레이터로 출력하는 과정을 반복적으로 수행함으로써,
상기 컨트롤러의 정상적인 동작여부를 테스트할 수 있고, 동적위치유지시스템의 시운전을 시뮬레이션 할 수 있는 것을 특징으로 하는 동적위치유지시스템의 신뢰성평가시스템.6. The method of claim 5,
Wherein the simulator includes an output value obtained by reconstructing the changed position information of the virtual ship in the sensor simulator with a sensor signal, operation information of the virtual thrust device of the thruster device simulation module, and the virtual environment element configured in the external force calculation module to the controller And the controller recalculates the thrust required for the actual ship to fix the position and forward direction of the actual ship based on the output value, the operation information, and the virtual environment element, and outputs it to the simulator repeatedly by doing,
Wherein the controller is capable of testing whether the controller is operating normally and is capable of simulating commissioning of the dynamic position maintaining system.
실제선박의 위치고정 및 선수방향고정을 위해 실제선박에 설치된 각종 장비 및 실제선박을 모의하고 상기 컨트롤러와 연결되어 상기 컨트롤러의 제어에 따라 가상선박의 운동을 해석하는 시뮬레이터를 포함하고,
상기 시뮬레이터는 가상장비의 작동에 따른 가상선박의 운동을 해석하는 시뮬레이션부와, 상기 시뮬레이션부로부터 발생되는 신호를 수신하여 실제선박이 고장상황에 빠졌을 때 발생되는 실패신호 또는 변경신호로 변조하는 신호변조부를 포함하며,
상기 시뮬레이션부는 실제추력장치를 모의하고 상기 컨트롤러의 제어신호에 따른 실제추력장치의 동작을 모의하는 추력장치모의부와, 실제선박을 모의하여 가상선박을 프로그래밍하고 가상선박에 작용하는 환경요소와 가상추력장치의 동작에 따른 가상선박의 운동을 해석하는 선박모의부와, 실제선박에 설치되는 실제센서를 모의하고 상기 선박모의부에 의해 계산된 가상선박의 변경된 위치정보를 실제센서의 출력값인 것처럼 재구성하는 센서모의부를 포함하고,
상기 신호변조부는 상기 센서모의부의 가상선박의 변경된 위치정보를 센서신호로 재구성한 출력값 및 상기 추력장치모의부의 가상추력장치의 동작데이터를 실제선박이 고장상황에 빠졌을 때 발생되는 실패신호 또는 변경신호로 단락 또는 변조하며,
상기 시뮬레이터는 상기 실패신호 또는 변경신호를 상기 컨트롤러로 전송함으로써, 상기 컨트롤러가 상기 고장상황에 정상적으로 대응할 수 있는지를 테스트할 수 있는 것을 특징으로 하는 동적위치유지시스템의 신뢰성평가시스템.A controller for calculating the thrust required for the actual ship and for controlling the actual thrust device in order to fix the position of the actual ship and fix it in the forward direction according to the external force acting on the actual ship,
And a simulator for simulating various equipment installed on an actual ship and an actual ship for fixing the position of the actual ship and fixing the ship in the forward direction and analyzing the motion of the virtual ship under the control of the controller,
The simulator includes a simulation unit for analyzing the movement of the virtual ship according to the operation of the virtual equipment, a signal modulation unit for receiving a signal generated from the simulation unit and modulating the failure signal or the change signal generated when the actual ship is in a failure state, ≪ / RTI >
The simulation unit simulates a real thrust device and simulates an operation of an actual thrust device according to a control signal of the controller. The simulator simulates a real ship to program a virtual ship, Simulates the actual sensor installed on the actual ship, reconstructs the changed position information of the virtual ship calculated by the ship simulator as if it is the output value of the actual sensor, analyzes the motion of the virtual ship according to the operation of the apparatus Sensor simulation unit,
The signal modulator may output an output value obtained by reconstructing the changed position information of the virtual ship of the sensor simulation unit with a sensor signal and operation data of the virtual thrust device of the thunderstorm apparatus simulation unit as a failure signal or a change signal generated when the actual ship is in a failure state Short-circuit or modulate,
Wherein the simulator is able to test whether the controller can normally respond to the failure situation by sending the failure signal or a change signal to the controller.
상기 시뮬레이터는 상기 시뮬레이션부에 의해 모의된 상기 가상장비들의 동작을 데이터화하여 기록하여 수집하는 기록부와, 상기 기록부에 의해 수집된 상기 가상장비들의 동작데이터를 저장하는 저장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 동적위치유지시스템의 신뢰성평가시스템.8. The method according to claim 6 or 7,
Wherein the simulator includes a recording unit for recording and collecting data of the virtual devices simulated by the simulation unit, and a storage unit for storing operation data of the virtual devices collected by the recording unit. Reliability evaluation system of maintenance system.
상기 시뮬레이터는 상기 저장부에 의해 저장된 상기 가상장비들의 동작데이터를 분석하는 분석부와, 상기 분석부에 의해 분석된 동작데이터를 특정 양식의 파일로 변환하여 출력하는 보고부를 포함하는 것을 특징으로 하는 동적위치유지시스템의 신뢰성평가시스템.9. The method of claim 8,
Wherein the simulator includes an analysis unit for analyzing operation data of the virtual devices stored by the storage unit and a report unit for converting operation data analyzed by the analysis unit into a file of a specific format and outputting the dynamic data. Reliability evaluation system of position maintenance system.
상기 컨트롤러에서 상기 입력단계에서 입력된 명령을 수행하기 위해 필요한 추력 및 추력방향을 계산하는 추력계산단계와,
상기 컨트롤러에 연결된 시뮬레이터가 상기 실제선박을 가상선박으로 모의하고 상기 실제선박의 위치고정 및 선수방향고정을 위해 상기 실제선박에 설치된 각종 장비들을 가상장비로 모의하며 상기 가상장비의 작동에 따른 상기 가상선박의 운동을 해석하는 시뮬레이션단계를 포함하고,
상기 시뮬레이션단계는 실제추력장치를 모의하여 가상추력장치를 구현하고 가상추력장치가 상기 컨트롤러의 제어에 따른 실제추력장치의 동작을 모의하여 동작하도록 하는 추력장치모의단계와, 실제선박을 모의하여 가상선박을 구현하고 가상선박에 작용하는 가상환경요소를 구성하며 가상선박에 가상환경요소 및 가상추력장치에 의한 추력이 작용할 때 가상선박의 운동을 해석하여 가상선박의 변경된 위치정보를 계산하는 선박모의단계와, 실제선박에 설치되는 실제센서를 모의하여 가상센서를 구현하고 상기 선박모의단계에서 계산된 상기 가상선박의 변경된 위치정보를 상기 가상센서의 출력값으로 재구성하는 센서모의단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동적위치유지시스템의 신뢰성평가방법.An input step of inputting an instruction for fixing the position of the actual ship and fixing the forward direction to the controller,
A thrust calculation step of calculating, in the controller, thrust and a thrust direction necessary for executing the command inputted in the input step;
A simulator connected to the controller simulates the actual ship as a virtual ship and simulates various equipment installed on the actual ship as a virtual equipment for fixing the position of the actual ship and fixing the ship in the forward direction, And a simulation step of interpreting the motion of the vehicle,
Wherein the simulating step comprises: simulating a real thrust device to simulate a virtual thrust device and allowing a virtual thrust device to simulate and operate an actual thrust device under the control of the controller; A ship simulating step for constructing a virtual environment element acting on a virtual ship and analyzing the motion of the virtual ship when thrust by the virtual environment element and the virtual thrust device acts on the virtual ship to calculate the changed position information of the virtual ship; And a sensor simulating step of simulating a real sensor installed on an actual ship to implement a virtual sensor and reconstructing the changed position information of the virtual ship calculated at the ship simulating step into an output value of the virtual sensor A method for evaluating reliability of a position maintenance system.
상기 시뮬레이션단계에서 출력되는 상기 가상센서의 출력값, 상기 가상추력장치의 동작정보 및 상기 가상환경요소를 상기 컨트롤러로 전송하고, 상기 추력계산단계에서 상기 출력값, 동작정보 및 가상환경요소를 기초로 상기 실제선박의 위치고정 및 선수방향고정을 위해 상기 실제선박에 필요한 추력을 재계산하여 상기 시뮬레이터로 출력하는 과정을 반복적으로 수행함으로써,
상기 컨트롤러의 정상적인 동작여부를 테스트할 수 있고, 동적위치유지시스템의 시운전을 시뮬레이션 할 수 있는 것을 특징으로 하는 동적위치유지시스템의 신뢰성평가방법.11. The method according to claim 10, wherein the reliability evaluation method of the dynamic position maintenance system
The virtual thrust device outputting the output of the virtual sensor, the operation information of the virtual thrust device, and the virtual environment element output from the simulation step to the controller, and in the thrust calculation step, calculating, based on the output value, the operation information, Calculating a thrust required for the actual ship to fix the position of the ship and fix the ship in the forward direction, and outputting the calculated thrust to the simulator repeatedly,
Wherein the controller is capable of testing whether the controller is operating normally and is capable of simulating commissioning of the dynamic position maintaining system.
신호변조부가 상기 시뮬레이션단계에서 출력되는 상기 가상센서의 출력값 및 상기 가상추력장치의 동작데이터를 상기 실제선박이 고장상황에 빠졌을 때 발생되는 실패신호 또는 변경신호로 단락 또는 변조하는 신호변조단계를 포함하여,
상기 시뮬레이터가 상기 실패신호 또는 변경신호를 상기 컨트롤러로 전송함으로써, 상기 컨트롤러가 상기 고장상황에 정상적으로 대응할 수 있는지를 테스트할 수 있는 것을 특징으로 하는 동적위치유지시스템의 신뢰성평가방법.13. The method according to claim 12, wherein the reliability evaluation method of the dynamic position maintenance system
And a signal modulating step of shorting or modulating the output value of the virtual sensor output from the simulation step and the operation data of the virtual thrust device with a failure signal or a change signal generated when the actual ship is in a failure state ,
Wherein the simulator can test whether the controller can normally respond to the failure situation by sending the failure signal or change signal to the controller.
상기 시뮬레이션단계에서 모의된 가상장비들의 동작을 데이터화하여 기록 및 저장하는 기록및저장단계와, 상기 기록및저장단계에서 저장된 상기 가상장비들의 동작데이터를 분석하고 특정 양식의 파일로 변환하여 출력하는 분석및보고단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 동적위치유지시스템의 신뢰성평가방법.14. The method according to claim 12 or 13, wherein the reliability evaluation method of the dynamic position maintaining system
A recording and storing step of recording and storing the operation of the simulated virtual devices in the simulation step; a step of analyzing the operation data of the virtual equipments stored in the recording and storing step, And a reporting step in addition to the reporting step.
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