JP2023141032A - 船舶推進機情報の送受信システムおよび船舶推進機情報の送受信方法 - Google Patents

船舶推進機情報の送受信システムおよび船舶推進機情報の送受信方法 Download PDF

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Abstract

【課題】船舶のエンジンに関するデータの改竄を抑制することが可能な船舶推進機情報の送受信システムを提供すること。【解決手段】船舶推進機情報の送受信システムは、サーバと、船舶と、を備える。船舶に含まれる推進機は、エンジンと、通信装置に接続され、エンジンを制御するコントローラと、を含む。コントローラは、エンジンの運転時間およびエンジンに関するデータをエンジンに固有の情報に関連した暗号化キーによって暗号化する。船舶に含まれる通信装置は、固有の情報と、暗号化されたエンジンの運転時間およびエンジンに関するデータとを、サーバに送信する。サーバは、固有の情報と、暗号化されたエンジンに関するデータおよびエンジンの運転時間とを受信し、固有の情報に関連した暗号化キーを用いてエンジンの運転時間およびエンジンに関するデータを複合化し、運転時間に基づいてエンジンに関するデータが正しいか否かを判断する。【選択図】図1

Description

本発明は、船舶推進機情報の送受信システムおよび船舶推進機情報の送受信方法に関する。
レンタルボード事業では、返却時に貸し出した船舶について、例えば、燃料代金の確定や、ユーザの操作による故障等の確認が行われる。
燃料代金は、船舶を使用した後に燃料を満タンにすることによって確定されるが、船舶の傾きによって満タンの位置が変わるため誤差が大きく、また、最初に満タン状態であったか否かを確認し難い。故障等については、たとえば航行中にユーザが推奨しない操作を行いエンジンに負荷が発生した場合であっても表面化した故障でない限り確認し難い。
一方、船舶には、サーバと無線通信を行うための通信装置を備えるものがある。例えば、特許文献1の船舶は、インターネットを介してサーバと通信可能な通信装置を備えている。船舶のコントローラは、通信装置を介して、航行中に得られた船舶に関する情報をサーバに送信する。
このため、航行中に、燃料流量や操作等のエンジンに関するデータを通信装置によってサーバに送信することが考えられるが、データを改竄してサーバに送信されるおそれがある。
データの改竄を抑制する技術として、端末が自身の識別符号で暗号化した情報をサーバに送信し、サーバ側で送信元端末の識別符号で情報を複合化する内容が開示されている(例えば、特許文献2参照)。
特開2011-113538号公報 国際公開第2005/098468号パンフレット
しかしながら、船舶に関する情報をサーバに送信するために、特許文献2の技術を用いたとしても、情報源から端末に入力される情報自体が改竄された場合気付くことができない。また、暗号を解読していない場合であっても通信を記録しておき、後に記録したデータを送信することでサーバに偽りの情報を送信することができる。
本発明の目的は、船舶のエンジンに関するデータの改竄を抑制することが可能な船舶推進機情報の送受信システムおよび船舶推進機情報の送受信方法を提供することにある。
一態様に係る船舶推進機情報の送受信システムは、サーバと、船舶と、を備える。船舶は、サーバと通信を行う通信装置、および推進機を含む。推進機は、エンジンと、通信装置に接続され、エンジンを制御するコントローラと、を含む。コントローラは、エンジンの運転時間およびエンジンに関するデータをエンジンに固有の情報に関連した暗号化キーによって暗号化する。通信装置は、固有の情報と、暗号化されたエンジンの運転時間およびエンジンに関するデータとを、サーバに送信する。サーバは、固有の情報と、暗号化されたエンジンに関するデータおよびエンジンの運転時間とを受信し、固有の情報に関連した暗号化キーを用いてエンジンの運転時間およびエンジンに関するデータを複合化し、運転時間に基づいてエンジンに関するデータが正しいか否かを判断する。
他の態様に係る船舶推進機情報の送受信方法は、船舶に搭載される推進機のエンジンに関するデータを送受信する船舶推進機情報の送受信方法である。船舶推進機情報の送受信方法は、推進機のエンジンに関するデータおよびエンジンの運転時間を、エンジンに固有の情報に関連した暗号化キーによって暗号化すること、固有の情報と、暗号化したエンジンに関するデータおよびエンジンの運転時間とを通信装置を介してサーバに送信すること、固有の情報と、暗号化した前記エンジンに関するデータおよびエンジンの運転時間と、をサーバが受信すること、固有の情報に関連した暗号化キーを用いてエンジンの運転時間およびエンジンに関するデータを複合化し、運転時間に基づいて、エンジンに関するデータが正しいか否かを判定すること、を備える。
他の態様に係る船舶推進器情報の送受信システムは、サーバと、船舶と、を備える。船舶は、サーバと通信を行う通信装置、および推進機を含む。推進機は、エンジンと、通信装置と接続され、エンジンを制御するコントローラと、を含む。コントローラは、暗号化キーを用いてエンジンに関するデータを暗号化する。通信装置は、暗号化したエンジンに関するデータをサーバに送信する。サーバは、暗号化キーを用いて船舶に関するデータを複合化する。
エンジンに関するデータを暗号化キーによって暗号化してサーバに送信することによって、通信装置に偽りのデータを入力しサーバに送信することを抑制することができる。エンジンに関するデータとともにエンジンの運転時間を送信することによって、運転時間に基づいてエンジンに関するデータが正しいか否かを判断することができる。このため、任意の運転状態でエンジンを運転させ、その時のエンジンからのデータを一定時間記憶し、記憶したデータを通信装置に送信して偽りのデータをサーバに送った場合であっても、運転時間を参照することによって、サーバが受信したデータが、記憶したデータであると判別できる。これにより、エンジンに関するデータの改竄を防止することができる。
実施形態に係る船舶推進機情報の送受信システムを示す模式図。 船舶推進装置の側面図。 船舶推進装置の前後進切換部の構成を示す側面図。 エンジンの内部の構成を示す図。 カムシャフトの駆動機構の構成を示す図。 エンジンの制御系の構成を示す模式図。 実施形態に係る船舶推進機情報の送受信方法を示すフロー図。
以下、図面を参照して、実施形態について説明する。
(構成)
(送受信システム1の概要)
図1は、実施形態に係る船舶推進機情報の送受信システム1を示す図である。船舶推進機情報の送受信システム1は、船舶2と、クラウドサーバ3(サーバの一例)と、を有する。船舶2は、船舶推進装置11(推進機の一例)のエンジンに関する情報をクラウドサーバ3に送信し、クラウドサーバ3はエンジンに関するデータを受信し、受信した情報が正しいか否かを判断する。船舶2は、船体10と、船舶推進装置11と、DCM(Data Communication Module)12と、を含む。船舶推進装置11のエンジンに関するデータはDCM12に出力される。DCM12は、クラウドサーバ3と無線通信を行う。
(船舶推進装置11)
船舶推進装置11は、船体10の船尾に取り付けられる。船舶推進装置11は、船舶2を推進させるスラストを発生させる。本実施形態において、船舶推進装置11は、船外機である。図2は、船舶推進装置11を示す側面図である。
船舶推進装置11は、上部ケーシング21、下部ケーシング22、エキゾーストガイド部23、エンジン24を有する。上部ケーシング21、下部ケーシング22、エンジン24はエキゾーストガイド部23に固定されている。
エンジン24は、上部ケーシング21内に配置される。エンジン24は、クランク軸32を有する。下部ケーシング22内には、駆動軸31が配置される。駆動軸31は、下部ケーシング22内において上下方向に沿って配置される。駆動軸31は、エンジン24のクランク軸32に連結されている。下部ケーシング22の下部には、プロペラ33が配置される。プロペラ33は、エンジン24の下方に配置されている。プロペラ33にはプロペラシャフト34が連結されている。プロペラシャフト34は、前後方向に沿って配置されている。プロペラシャフト34は、前後進切換部35を介して駆動軸31の下部に連結される。
図3(a)および図3(b)は、図2の前後進切換部35近傍の拡大図である。前後進切換部35は、ピニオンギア36と前進用ギア37と後進用ギア38とドッグクラッチ39とを有する。ピニオンギア36は、クランク軸32に連結されている。ピニオンギア36は、前進用ギア37及び後進用ギア38と噛み合っている。前進用ギア37と後進用ギア38とは、プロペラシャフト34に対して相対回転可能に設けられている。ドッグクラッチ39は、プロペラシャフト34に対して相対回転不能に取り付けられている。また、ドッグクラッチ39は、プロペラシャフト34の軸線方向に沿って、前進位置と後進位置と中立位置とに移動可能に設けられている。ドッグクラッチ39は、後述するシフトアクチュエータ77によって、前進位置と後進位置と中立位置とに移動する。ドッグクラッチ39は、図3(a)に示す前進位置において、前進用ギア37とプロペラシャフト34とを相対回転不能に固定する。この場合、駆動軸31の回転は、前進用ギア37を介してプロペラシャフト34に伝達される。すなわち、前後進切換部35は、プロペラ33が前進方向に回転するように駆動軸31の回転をプロペラ33に伝達する前進状態となる。これにより、船体を前進させる方向にプロペラ33が回転する。また、ドッグクラッチ39は、図3(b)に示す後進位置において、後進用ギア38とプロペラシャフト34とを相対回転不能に固定する。この場合、駆動軸31の回転が後進用ギア38を介してプロペラシャフト34に伝達される。すなわち、前後進切換部35は、プロペラ33が後進方向に回転するように駆動軸31の回転をプロペラ33に伝達する後進状態となる。これにより、船体を後進させる方向にプロペラ33が回転する。ドッグクラッチ39が前進位置と後進位置との間の中立位置に位置する場合には、前進用ギア37と後進用ギア38とは、それぞれプロペラシャフト34に対して相対回転可能となる。すなわち、駆動軸31からの回転は、プロペラシャフト34には伝達されず、プロペラシャフト34は空転可能となる。
船舶推進装置11では、エンジン24により発生される駆動力が、駆動軸31およびプロペラシャフト34を介してプロペラ33に伝達される。それにより、プロペラ33が前進方向又は後進方向に回転する。その結果、船舶推進装置11が取り付けられた船舶2を前進または後進させる推進力が発生する。
また、図2に示すように、船舶推進装置11の内部には、排気通路40が形成されている。排気通路40は、エンジン24から下方に延びている。排気通路40はエンジン24の排気ポートに接続されており、図3に示すように、プロペラ33のプロペラボス33aの内部空間に連通している。エンジン24からの排気は、排気通路40を通り、プロペラボス33aの内部空間を通って、水中へ排出される。
図4は、エンジン24の内部の構成を示す模式的上面図である。本実施形態におけるエンジン24は、クランクケース42と複数のシリンダ41とを有するが、シリンダ41の数や配置はどのようなものであってもよい。以下、図4に基づいて、エンジン24の1つのシリンダ41の構成について説明するが、エンジン24の複数のシリンダ41は全て、図4に示すシリンダ41と同様の構成を有する。シリンダ41は、シリンダヘッド43とシリンダブロック44とを有する。シリンダヘッド43は、シリンダブロック44に取り付けられている。シリンダブロック44の内部には、シリンダ室45が形成されている。シリンダ室45内には、ピストン46が、シリンダ室45の軸線方向に移動可能に配置されている。ピストン46には、コンロッド47の一端が連結されている。コンロッド47の他端は、クランク軸32に連結されている。
シリンダヘッド43は、吸気ポート51と排気ポート52と燃焼室53とを有する。吸気ポート51と排気ポート52とは、それぞれ燃焼室53に連通している。吸気ポート51は、吸気弁54によって開閉される。排気ポート52は、排気弁55によって開閉される。吸気ポート51には、吸気管56が接続されている。吸気管56には、燃料噴射装置57が取り付けられている。燃料噴射装置57は、燃焼室53に供給する燃料を噴射する。また、吸気管56には、スロットル弁58が配置されている。スロットル弁58の開度が変更されることにより、燃焼室53へ送られる混合気の量が調整される。排気ポート52には、排気管60が接続されている。また、シリンダヘッド43には、点火装置59が取り付けられている。点火装置59は、燃焼室53内に挿入されており、燃料に点火する。
吸気弁54は、図示しないコイルスプリングなどの付勢部材により、吸気ポート51を閉じる方向に付勢されている。吸気弁54は、吸気用カムシャフト61が回転駆動されることによって、開閉される。排気弁55は、図示しないコイルスプリングなどの付勢部材により、排気ポート52を閉じる方向に付勢されている。排気弁55は、排気用カムシャフト62が回転駆動されることによって、開閉される。
図5は、吸気用カムシャフト61と排気用カムシャフト62とを回転駆動する駆動機構を示す上面図である。この駆動機構は、例えばエンジン24の上面に配置されている。図5に示すように、吸気用カムプーリ63が吸気用カムシャフト61の端部に固定されている。排気用カムプーリ64が、排気用カムシャフト62の端部に固定されている。また、クランクプーリ65がクランク軸32に固定されている。そして、吸気用カムプーリ63と、排気用カムプーリ64と、クランクプーリ65と、複数の中間プーリ66a,66b,66cの間にカムベルト67が掛け渡されている。クランク軸32の駆動力が、カムベルト67を介して、吸気用カムシャフト61と排気用カムシャフト62とに伝達される。なお、クランク軸32の端部には、フライホイール68が固定されている。
(エンジン24の制御系)
図6は、エンジン24の制御系の構成を示す模式図である。エンジン24は、ECU71(Engine Control Unit)によって制御される。ECU71(コントローラの一例)には、操作装置72と、エンジン24に関する情報を検出する各種のセンサ81-86と、が接続される。
(操作装置72)
操作装置72は、スロットル操作装置73と、シフト操作装置74と、エンジン24の始動停止操作装置75とを有する。スロットル操作装置73は、例えば、スロットルレバーなどのスロットル操作部材73aを有する。スロットル操作装置73は、スロットル操作部材73aの操作に応じて、エンジン24の出力を制御するための操作信号をECU71に入力する。シフト操作装置74は、例えば、シフトレバーなどのシフト操作部材74aを有する。シフト操作装置74は、シフト操作部材74aの操作に応じて、船舶2の前進と後進とを切り換えるための操作信号をECU71に入力する。具体的には、シフト操作部材74aは、前進位置と後進位置と中立位置とのいずれかのシフト位置に操作可能であり、各位置に対応した操作信号がECU71に入力される。エンジン24の始動停止操作装置75は、例えば、キースイッチであり、エンジン24を始動または停止するための操作信号をECU71に入力する。
(センサ81-86)
ECU71に接続されるセンサ81-86は、具体的には、クランク角センサ81(回転速度センサの一例)、カム角センサ82、スロットル開度センサ83、吸気圧センサ84、排気圧センサ85およびシフト位置センサ86である。クランク角センサ81は、クランク軸32の回転角を検出する。カム角センサ82は、排気用カムシャフト62の回転角を検出する。スロットル開度センサ83は、スロットル弁58の開度を検出する。吸気圧センサ84は、吸気管56内の圧力を検出する。排気圧センサ85は、排気管60内の圧力を検出する。シフト位置センサ86は、前後進切換部35が前進状態と後進状態と中立状態とのいずれのシフト状態であるのかを検出する。シフト位置センサ86は、例えば上述したドッグクラッチ39の位置を検出することにより、前後進切換部35のシフト状態を検出する。これらのセンサは、それぞれ検出信号をECU71に入力する。
(ECU71)
ECU71は、記録部91と、CPU(Central Processing Unit)92と、外部出力部93と、を含む。記録部91は、電子データの書き込み及び読出しが可能な記録装置である。記録部91は、RAM或いはROMなどのメモリ、及び、HDD(Hard Disk Drive)或いはSSD(Solid State Drive)などの補助記憶装置を含む。記録部91は、予め定められた運転状態に対応した制御プログラムを記憶している。
記録部91は、センサ81-86からの検出信号を記録する。記録部91は、エンジン24のシリアル番号D1、エンジン24のシリアル番号D1に関連付いた暗号化キーを記録する。エンジンのシリアル番号およびエンジンのシリアル番号に関連付いた暗号化キーは、エンジンの生産時にECU71に書き込まれる。なお、暗号化キーが関連付けられる情報としては、エンジンのシリアル番号に限らなくてもよく、エンジンに固有の情報であれば、特に限定されるものではない。
記録部91は、エンジンの運転時間D2とエンジンに関する情報D3とを記録する。エンジンの運転時間D2は、エンジンが製造されてからの積算運転時間である。記録部91は、CPU92を介して所定間隔ごとに入力されるエンジンの積算運転時間を記憶する。
エンジンに関する情報D3は、改竄されるおそれのあるデータである。エンジンに関する情報D3は、燃料流量、プロペラへの物体の接触に関する情報、または逆回転に関する情報を含む。
プロセッサであるCPU92は、各種のセンサ81-86及び操作装置72から入力された信号に基づいて、現在の運転状態を判別し、制御プログラムにしたがって点火装置59と、燃料噴射装置57と、スロットル弁58との動作を制御する。また、ECU71は、シフト操作装置74からの操作信号に基づいて、シフトアクチュエータ77を制御する。シフトアクチュエータ77は、例えば、モータなどの駆動手段を有している。シフトアクチュエータ77は、ECU71によって制御されることにより、上述したドッグクラッチ39を、前進位置、後進位置、または中立位置のいずれかに移動させる。
CPU92は、燃料噴射装置57によって噴射した量を積算することによって燃料流量を取得し、燃料流量を記録部91に記録する。記録部91には、使用した燃料流量のデータが記録される。
CPU92は、記録部91に記録されているクランク角センサ81とカム角センサ82とからの検出信号に基づいて、クランク軸32が逆回転したか否かを判断する。クランク軸32の逆回転が発生すると、図2に示す排気通路40を通ってエンジン24内へ水が浸入する場合がある。
クランク軸32の逆転は、例えば、特開2012-232681号公報に開示されているような公知の方法によって検知される。具体的には、クランク軸32の逆転は、クランク角センサ81とカム角センサ82とからの検出信号によって検知される。すなわち、クランク角センサ81とカム角センサ82とは、クランク軸32の逆転を検知する本発明の逆転検知部に相当する。以下、クランク軸32の逆転を検出するためのCPU92の処理について説明する。
クランク角センサ81は、磁気センサであり、図5に示すようにクランク軸32の複数の突起部32aの通過を検出する。なお、図5では、複数の突起部32aのうちの一部にのみ符号32aを付している。クランク軸32の表面には、複数の突起部32aが規則的に配列されている。ただし、クランク軸32の表面は、欠落部32bを含む。欠落部32bは、突起部32aが形成されておらず、隣り合う突起部32aの間隔が他の突起部32aの間隔と異なる部分である。
カム角センサ82は、磁気センサであり、排気用カムシャフト62に形成された複数の突起部62aの通過を検出する。なお、図5では、複数の突起部62aのうちの一部にのみ符号62aを付している。排気用カムシャフト62の表面には、複数の突起部62aが規則的に配列されている。ただし、排気用カムシャフト62の表面は、欠落部62bを含む。欠落部62bは、突起部62aが形成されておらず、隣り合う突起部62aの間隔が他の突起部62aの間隔と異なる部分である。エンジン24が始動すると、クランク軸32と、吸気用カムシャフト61と、排気用カムシャフト62とが駆動される。これにより、クランク角センサ81は、クランク軸32の突起部32aの通過を検出する。また、カム角センサ82は、排気用カムシャフト62の突起部62aの通過を検知する。クランク角センサ81とカム角センサ82とは、検出信号をECU71に送る。
ここで、クランク角センサ81に対向する位置を突起部62aが通過したときは磁界が強くなるので、検出信号には周期的な起伏が形成される。一方、クランク角センサ81に対向する位置を欠落部62bが通過したときには、検出信号に起伏は形成されず、同じ信号強度が持続する。このため、クランク角センサ81の検出信号には、周期的な起伏が形成されるクランク起伏領域と、起伏が形成されず同じ信号強度(平坦な信号)が持続するクランク平坦領域が交互に表れる。これらの領域が検出されることにより、クランク軸32の回転数と回転角とが検知される。同様に、カム角センサ82の検出信号は、突起部62aの通過により周期的に起伏した信号が連続するカム起伏領域と、欠落部32bの通過により平坦な信号が持続するカム平坦領域が交互に表れる。これらの領域が検出されることにより、排気用カムシャフト62の回転数と回転角とが検知される。
上述したように、クランク軸32と排気用カムシャフト62とは連動して回転しているので、クランク軸32が正転しているのであれば(即ち正常な回転方向に回転していれば)クランク起伏領域とカム起伏領域とは連動して同じタイミングで出現する。
一方、クランク軸32の回転が逆転した場合(即ち正常な回転方向と反対方向に回転した場合)には、カム起伏領域が検出されるタイミングは、正転時とは異なるものになる。このため、クランク起伏領域とカム角起伏領域の検出の周期が、上述した正転時の周期とは異なるものとなる。CPU92は、正転時の周期とは異なる周期でクランク起伏領域とカム起伏領域とが検出されたときに、クランク軸32の逆転が発生したと判断する。
CPU92は、クランク軸32の逆転が発生したと判断した場合、その情報を、逆回転に関する情報として記録部91に記録する。
CPU92は、記録部91に記録されているクランク角センサ81からの検出信号に基づいて、プロペラ33に物体が接触したか否かを判断する。ECU71は、クランク角センサ81の検出信号に基づいて、プロペラ33の回転数を判断することができる。具体的には、例えば、10ms間隔でプロペラ33の回転数が記録されており、CPU92は、10msの間に通常の急減速ではありえないほど回転数の低下が発生した場合に、プロペラ33に物体が接触したと判断する。判断の閾値は、船舶推進装置11の馬力等に基づいて適宜設定することができる。CPU92は、プロペラに物体が接触したと判断した場合、その判断結果を、プロペラへの物体の接触(プロペラヒット)に関する情報として記録部91に記録する。
また、CPU92は、記録部91に記録されている吸気圧センサ84とクランク角センサ81からの検出信号に基づいて、プロペラ33に物体が接触したか否かを判断してもよい。CPU92は、吸気圧センサ84の検出信号に基づいてスロットルの状態を判断することができる。ECU71は、クランク角センサ81の検出信号に基づいて、プロペラ33の回転数を判断することができる。具体的には、CPU92は、スロットルが一定の状態においてプロペラ33の回転数が急激に下がってから上がったことを検出した場合に、プロペラ33に物体が接触したと判断する。判断の閾値は、船舶推進装置11の馬力等に基づいて適宜設定することができる。CPU92は、プロペラに物体が接触したと判断した場合、その判断結果を、プロペラへの物体の接触(プロペラヒット)に関する情報として記録部91に記録する。
このように、エンジンに関するデータD3には、燃料流量、逆回転に関する情報またはプロペラへの物体の接触に関する情報を含めることができる。
ECU71は、エンジンの運転時間D2およびエンジンに関するデータD3を、エンジンのシリアル番号D1に関連付けられた暗号化キーで暗号化する。ECU71は、シリアル番号D1、暗号化したエンジンの運転時間D2および暗号化したエンジンに関するデータD3を、外部出力部93を介してDCM12に出力する。
外部出力部93は、DCM12との間で電子データの通信を行うためのインターフェースである。外部出力部93は、上記シリアル番号D1、暗号化したエンジンの運転時間D2および暗号化したエンジンに関するデータD3をDCM12に送信する。
(DCM12)
DCM12は、船舶2に配置されており、ECU71に接続されている。図1に示すように、DCM12は、GPSモジュール101と、記録部102と、CPU(Central Processing Unit)103と、セルラーモジュール104と、を含む。GPSモジュール101は、GPS衛星からのGPS信号を受信し、船舶2の位置情報D4をCPU103に出力する。記録部102は、RAM或いはROMなどのメモリ、及び、HDD(Hard Disk Drive)或いはSSD(Solid State Drive)などの補助記憶装置を含む。記録部102は、予め定められた運転状態に対応した制御プログラムを記憶している。
プロセッサであるCPU103は、記録部102に記憶されている制御プログラムに従って動作する。CPU103は、ECU71から入力されるシリアル番号D1、暗号化したエンジンの運転時間D2および暗号化したエンジンに関するデータD3を記録部102に記録する。
CPU103は、GPSモジュール101から受信した位置情報D4を記録部102に記録する。CPU103は、GPSモジュール101から受信した位置情報D4を、同時刻に受信したシリアル番号D1、暗号化したエンジンの運転時間D2および暗号化したエンジンに関するデータD3と関連付けて、記録部102に記録してもよい。
CPU103は、所定時間ごとに、記録部102に記録されたシリアル番号D1、暗号化したエンジンの運転時間D2、暗号化したエンジンに関するデータD3および位置情報D4を、セルラーモジュール104を介してクラウドサーバ3に送信する。ECU71からDCM12へ数分毎にデータが出力されて記録部102に記録され、数分若しくは数時間ごとにDCM12からクラウドサーバ3にデータが送信される。GPSモジュール101からの位置情報D4も数分ごとに記録部102に記録されてもよい。
具体的には、ECU71からDCM12へ1分毎にデータが出力されて記録部102に記録され、10分ごとにDCM12からクラウドサーバ3にデータが送信されてもよい。このような場合、記録部102に記録された複数個のデータが一度にクラウドサーバ3に送信される。また、位置情報D4についても複数のデータが記録部102に記録され、複数の位置情報D4が一度にDCM12からクラウドサーバ3に送信されてもよい。
なお、クラウドサーバ3に送信される複数個のデータの各々にはタイムスタンプが付与されてもよい。ECU71が、エンジンの運転時間D2またはエンジンに関するデータD3を取得した時にタイムスタンプを付与してもよい。ECU71は、エンジンの運転時間D2およびエンジンに関するデータD3とともにタイムスタンプも暗号化してもよい。また、位置情報D4のタイムスタンプとして、GPSモジュール101の受信データに含まれている時刻情報を用いてもよいし、DCM12が位置情報D4にタイムスタンプを付与してもよい。
セルラーモジュール104は、モバイル通信網を介してクラウドサーバ3と通信可能である。モバイル通信網は、例えば3G,4G或いは5Gなどのモバイル通信システムのネットワークである。
(クラウドサーバ3)
クラウドサーバ3は、シリアル番号D1、暗号化したエンジンの運転時間D2、暗号化したエンジンに関するデータD3および位置情報D4をDCM12から受信する。クラウドサーバ3は、エンジンのシリアル番号ごとに関連付けられた暗号化キーの組を、複数組を記憶する。クラウドサーバ3は、受信したシリアル番号D1に関連付けられた暗号化キーを用いて、暗号化されたエンジンの運転時間D2、暗号化されたエンジンに関するデータD3を複合化する。
クラウドサーバ3は、複合化したエンジンの運転時間D2に基づいて、複合化したエンジンに関するデータD3が正しいか否かを判断する。クラウドサーバ3は、データD2、D3が、改竄されたデータか否かを判断する。
具体的には、クラウドサーバ3は、時間の経過に従って、エンジンの運転時間D2が増加しているか否かでエンジンに関するデータD3が正しいか否かを判断する。例えば、エンジンの運転時間D2にはタイムスタンプが付与されているため、クラウドサーバ3は、所定時刻のエンジンの運転時間D2が、所定時刻より前の時刻のエンジンの運転時間D2よりも減っている場合、クラウドサーバ3は、エンジンに関するデータD3が正しくないと判断できる。また、例えば、クラウドサーバ3が、今回受信したエンジンの運転時間D2が、前回受信したエンジンの運転時間D2よりも減っている場合、クラウドサーバ3は、エンジンに関するデータD3が正しくないと判断できる。クラウドサーバ3がエンジンの運転時間D2を一度に複数個受信する場合、例えば、今回受信した複数個の運転時間D2のうちいずれか1つと、前回受信した複数個の運転時間D2のうちいずれか1つを比較すればよい。これにより、予めECU71からの出力を記録しておき、後に記録したデータをDCM12に出力するような改竄を防止することができる。
また、エンジンに関するデータD3に燃料流量が含まれている場合、クラウドサーバ3は、燃料の使用量に応じて運転時間が増加しているか否かに基づいて、エンジンに関するデータD3が正しいか否かを判断することができる。例えば、今回受信した燃料流量と前回受信した燃料流量の差から算出される使用燃料と比較して、今回受信した運転時間と前回受信した運転時間の差が大きい場合には、使用燃料に対して運転時間が長いと判断でき、クラウドサーバ3は、エンジンに関するデータD3が正しくないと判断できる。これにより、使用燃料が少ない低速時にECU71からの出力を記録しておき、後に記録したデータをDCM12に出力するような改竄を防止することができる。
クラウドサーバ3は、位置情報D4を受信し、位置情報が変化しているにもかかわらず、暗号化したエンジンの運転時間D2およびエンジンに関するデータD3を受信しない場合は、不正行為が行われていると判断することができる。不正行為としては、例えば、DCM12とECU71の間を接続する配線の切断を挙げることができる。このようなDCM12とEUC71の間の配線を切断する不正行為の場合、クラウドサーバ3には、DCM12で検出された位置情報D4しか送信されないため、不正行為を検出することができる。
クラウドサーバ3は、シリアル番号D1、エンジンの運転時間D2およびエンジンに関するデータD3とともに、暗号化されていないエンジンに関するデータD3をDCM12から受信してもよい。この場合、クラウドサーバ3は、複合化したエンジンに関するデータD3と、暗号化されていないエンジンに関するデータD3を比較し、一致した場合にエンジンに関するデータが正しいと判断してもよい。これにより、正しく複合化できたか否かを確認することが出来る。誤った暗号化キーで複合化を行い、仮に複合化が出来た場合、複合化できたデータによる誤判定を防ぐことができる。なお、クラウドサーバ3に暗号化されていないエンジンに関するデータD3を送信する場合は、ECU71は暗号化されていないエンジンに関するデータD3をDCM12に送信し、DCM12は暗号化されていないエンジンに関するデータD3を記録部102に記録する。
(船舶推進機情報の送受信方法)
次に、本実施形態の船舶推進機情報の送受信方法について説明する。図7は、本実施形態の船舶推進機情報の送受信方法を示すフロー図である。
ステップS1では、ECU71のCPU92は、エンジン24のシリアル番号に関連付けられた暗号化キーを用いて、エンジンの運転時間D2およびエンジンに関する情報D3を暗号化する。暗号化キーは、記録部91に予め記録されている。
ステップS2では、ECU71からシリアル番号D1と、暗号化されたエンジンの運転時間D2と、暗号化されたエンジンに関する情報D3が、DCM12に出力される。
ステップS3では、シリアル番号D1と、暗号化されたエンジンの運転時間D2と、暗号化されたエンジンに関する情報D3とがDCM12に入力され、DCM12は、これらを記録部102に記録する。
上記ステップS1~S3と並列して、ステップS4では、DCM12のGPSモジュール101がGPS衛星より位置情報D4を受信する。そして、ステップS5では、DCM12の記録部102に位置情報D4が記録される。
ステップS6では、DCM12は、所定時間が経過したか否かを判断する。所定時間が経過するまでの間、ステップS1~S3の制御フローとステップS4~S5の制御フローが各々繰り返される。ステップS1~S3を繰り返すことにより、DCM12の記録部91に、シリアル番号D1と暗号化されたエンジンの運転時間D2と暗号化されたエンジンに関する情報D3を1組のデータとする複数組のデータが時系列で記録される。また、ステップS4、S5を繰り返すことにより、DCM12の記録部102に複数の位置情報D4が時系列で記録される。暗号化されたエンジンの運転時間D2および暗号化されたエンジンに関する情報D3の取得間隔と、位置情報D4の取得間隔は、同じであっても異なっていてもよい。また、暗号化されたエンジンの運転時間D2および暗号化されたエンジンに関する情報D3と、位置情報D4の所得した時刻が所定範囲内の場合、CPU103は、暗号化されたエンジンの運転時間D2および暗号化されたエンジンに関する情報D3と、位置情報D4を関連付けて記録部102に記録してもよい。
ステップS7では、DCM12は、シリアル番号D1と、暗号化されたエンジンの運転時間D2と、暗号化されたエンジンに関する情報D3と、位置情報D4とを、クラウドサーバ3に送信する。
ステップS8では、クラウドサーバ3は、シリアル番号D1と、暗号化されたエンジンの運転時間D2と、暗号化されたエンジンに関する情報D2と、位置情報D4とを受信する。
ステップS9では、クラウドサーバ3は、シリアル番号D1に関連した暗号化キーを用いて、暗号化されたエンジンの運転時間D2およびエンジンに関するデータD3を複合化する。
ステップS10では、クラウドサーバ3は、複合化したエンジンの運転時間D2に基づいて、エンジンに関するデータD3が正しいか否かを判断し、制御が終了する。
なお、エンジンに関するデータD3が正しくないと判断した場合、クラウドサーバ3は、該当する船舶2を記録し、船舶2を使用したユーザを特定してもよい。また、エンジンに関するデータD3が正しくないと判断した場合、クラウドサーバ3は、DCM12に警告を行う信号を送信し、船舶2に備え付けられているモニタ等に警告を表示してもよい。
(特徴等)
本実施形態に係る船舶推進機情報の送受信システム1は、次の特徴を有する。
エンジンに関するデータD3を暗号化キーによって暗号化してクラウドサーバ3に送信することによって、DCM12に偽りのデータを入力しサーバに送信することを抑制することができる。エンジンに関するデータD3とともにエンジンの運転時間D2を送信することによって、運転時間に基づいてエンジンに関するデータD3が正しいか否かを判断することができる。このため、任意の運転状態でエンジンを運転させ、その時のエンジンからのデータを一定時間記憶し、記憶したデータを通信装置に送信して偽りのデータをサーバに送った場合であっても、運転時間を参照することによって、サーバが受信したデータが、記憶したデータであると判別できる。これにより、エンジンに関するデータの改竄を防止することができる。
ECU71は、エンジン24に供給される燃料の流量を取得する。エンジンに関するデータD3は、燃料流量を含む。これによって、クラウドサーバ3に送信されてきた燃料流量のデータが正しいか否かを判断することができる。
クラウドサーバ3は、エンジンの運転時間D3の増加に基づいて、エンジンに関するデータD3が正しいか否かを判断する。例えばレンタルボート等において、レンタル時間に対してエンジンの運転時間D3が少なすぎる場合には、トラブルの発生やデータの改竄を疑うことができる。
クラウドサーバ3は、所定タイミングにおけるエンジンの運転時間D3が所定タイミングよりも前のタイミングにおけるエンジンの運転時間D3よりも減っていた場合、エンジンに関するデータD3が正しくないと判断する。エンジンの運転時間は製造時からの積算の運転時間であるため、運転時間が減少した場合には、以前にECU71の出力を記録したデータを、後にDCM12に入力するようなデータの改竄が行われたと判断することができる。
クラウドサーバ3は、エンジンの運転時間D2が、燃料流量によって検出される燃料の使用量に応じて増加しているか否かに基づいて、エンジンに関するデータD2が正しいか否かを判断する。これにより、燃料の使用量に対して、運転時間が適切に増加していない場合にエンジンに関するデータD3が正しくないと判断することができる。
DCM12は、シリアル番号D1と、暗号化されたエンジンの運転時間D2およびエンジンに関するデータD3に加えて、暗号化されていないエンジンに関するデータを、クラウドサーバに送信する。クラウドサーバ3は、複合化したエンジンに関するデータD3と、暗号化されていないエンジンに関するデータを比較し、一致した場合にエンジンに関するデータD3が正しいと判断する。これにより、正しく複合化できたか否かを確認することが出来る。誤った暗号化キーで複合化を行い、仮に複合化が出来た場合であっても、複合化されたデータを用いた誤判定を防ぐことができる。
船舶推進装置11は、プロペラ33と、クランク軸32と、クランク角センサ81(回転速度センサの一例)とを更に含む。クランク軸32は、エンジン24によって回転し、エンジン24の駆動力をプロペラ33に伝達する。ECU71は、クランク角センサ81の検出信号に基づいてプロペラへの物体の接触を判定する。エンジンに関するデータD3は、プロペラ33への物体の接触に関する情報を含む。このように、ECU71がプロペラ33への物体の接触が発生したことを暗号化してクラウドサーバ3に送信し、クラウドサーバ3が、エンジンの運転時間D2に基づいてエンジンに関するデータD3が正しいか判断する。このため、プロペラへの物体の接触が発生しなかったことにするような改竄を防止することができる。
船舶推進装置11は、プロペラ33と、クランク軸32と、クランク角センサ81(回転速度センサの一例)と、吸気圧センサ84とを更に含む。クランク軸32は、エンジン24によって回転し、エンジン24の駆動力をプロペラ33に伝達する。ECU71は、吸気圧センサ84とクランク角センサ81の検出信号に基づいてプロペラへの物体の接触を判定する。エンジンに関するデータD3は、プロペラ33への物体の接触に関する情報を含む。このように、ECU71がプロペラ33への物体の接触が発生したことを暗号化してクラウドサーバ3に送信し、クラウドサーバ3が、エンジンの運転時間D2に基づいてエンジンに関するデータD3が正しいか判断する。このため、プロペラへの物体の接触が発生しなかったことにするような改竄を防止することができる。
船舶推進装置11は、プロペラ33と、クランク軸32と、クランク角センサ81およびカム角センサ82(逆転検出部の一例)と、を更に含む。クランク軸32は、エンジン24によって回転し、エンジン24の駆動力をプロペラ33に伝達する。クランク角センサ81およびカム角センサ82は、クランク軸32の逆回転に関する情報を検出する。ECU71は、クランク角センサ81およびカム角センサ82の検出に基づいて、クランク軸32の逆転を判定する。エンジンに関するデータD3は、クランク軸32の逆回転に関する情報を含む。このように、ECU71がクランク軸32の逆回転が発生したことを暗号化してクラウドサーバ3に送信し、クラウドサーバ3が、エンジンの運転時間D2に基づいてエンジンに関するデータD3が正しいか判断する。このため、クランク軸の逆回転が発生しなかったことにするような改竄を防止することができる。
DCM12は、船舶2の位置を検出するGPSモジュール101(位置検出部の一例)を含む。DCM12は、GPSモジュール101による位置情報(位置検出データの一例)を、クラウドサーバ3に送信する。クラウドサーバ3は、シリアル番号D1と暗号化されたエンジンに関するデータD3およびエンジンの運転時間D2とを受信していない状態において、GPSモジュール101に基づいて船舶2の移動を検出した場合、不正行為が行われていると判断する。この不正行為は、例えば、DCM12とECU71の間を接続する配線の切断を挙げることができる。これは、DCM12とEUC71の間の配線を切断した場合には、クラウドサーバ3には、DCM12で検出された位置情報D4しか送信されないためである。
(他の実施形態)
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
上記実施形態では、ECU71で、クランク軸32の逆回転の発生を判断していたが、これに限らず、クラウドサーバ3が判断してもよい。この場合、ECU71は、クランク角センサ81とカム角センサ82の検出信号を暗号化する。これらの暗号化した検出信号は、暗号化したエンジンに関するデータD3に含まれる。DCM12は、シリアル番号D1、エンジンの運転時間D2、およびエンジンに関するデータD3をクラウドサーバ3に送信する。クラウドサーバ3は、複合化したクランク角センサ81とカム角センサ82の検出信号からクランク軸32の逆回転の発生を判断する。
上記実施形態では、ECU71で、プロペラ33への物体の接触の発生を判断していたが、これに限らず、クラウドサーバ3が判断してもよい。この場合、ECU71は、クランク角センサ81と吸気圧センサ84の検出信号を暗号化する。これらの暗号化した検出信号は、暗号化したエンジンに関するデータD3に含まれる。DCM12は、シリアル番号D1、エンジンの運転時間D2、およびエンジンに関するデータD3をクラウドサーバ3に送信する。クラウドサーバ3は、複合化したクランク角センサ81と吸気圧センサ84の検出信号からプロペラ33への物体の接触を判断する。
上記実施形態では、DCM12にGPSモジュール101が設けられているが、設けられていなくてもよい。この場合、DCM12は、エンジンのシリアル番号D1、暗号化されたエンジンの運転時間D2および暗号化されたエンジンに関するデータD3をクラウドサーバ3に送信する。
上記実施形態では、ECU71は、燃料噴射装置57によって噴射した量を積算することによって燃料流量を取得しているが、これに限らなくてもよい。例えば、燃料流量センサを別途設け、燃料流量センサからの検出信号を取得することによって燃料流量を取得してもよい。
上記実施形態では、船舶推進機の送受信システム1は、クラウドサーバ3を含んでいるが、クラウドサーバに限らず、物理サーバであってもよい。
本発明によれば、船舶のエンジンに関するデータの改竄を抑制することが可能な船舶推進機情報の送受信システムおよび船舶推進機情報の送受信方法を提供することができる。
1:送受信システム、2:船舶、3:クラウドサーバ、10:船体、11:船舶推進装置、21:上部ケーシング、22:下部ケーシング、23:エキゾーストガイド部、24:エンジン、31:駆動軸、32:クランク軸、32a:突起部、32b:欠落部、33:プロペラ、33a:プロペラボス、34:プロペラシャフト、35:前後進切換部、36:ピニオンギア、37:前進用ギア、38:後進用ギア、39:ドッグクラッチ、40:排気通路、41:シリンダ、42:クランクケース、43:シリンダヘッド、44:シリンダブロック、45:シリンダ室、46:ピストン、47:コンロッド、51:吸気ポート、52:排気ポート、53:燃焼室、54:吸気弁、55:排気弁、56:吸気管、57:燃料噴射装置、58:スロットル弁、59:点火装置、60:排気管、61:吸気用カムシャフト、62:排気用カムシャフト、62a:突起部、62b:欠落部、63:吸気用カムプーリ、64:排気用カムプーリ、65:クランクプーリ、66a:中間プーリ、66b:中間プーリ、66c:中間プーリ、67:カムベルト、68:フライホイール、71:ECU、72:操作装置、73:スロットル操作装置、73a:スロットル操作部材、74:シフト操作装置、74a:シフト操作部材、75:始動停止操作装置、77:シフトアクチュエータ、81:クランク角センサ、81-86:センサ、82:カム角センサ、83:スロットル開度センサ、84:吸気圧センサ、85:排気圧センサ、86:シフト位置センサ、91:記録部、92:演算部、93:外部出力部、101:GPSモジュール、102:記録部、103:CPU、104:セルラーモジュール

Claims (13)

  1. サーバと、
    前記サーバと通信を行う通信装置、および推進機を含む船舶と、を備え、
    前記推進機は、エンジンと、前記通信装置に接続され、前記エンジンを制御するコントローラと、を含み、
    前記コントローラは、前記エンジンの運転時間および前記エンジンに関するデータを前記エンジンに固有の情報に関連した暗号化キーによって暗号化し、
    前記通信装置は、前記固有の情報と、暗号化された前記エンジンの運転時間および前記エンジンに関するデータとを、前記サーバに送信し、
    前記サーバは、前記固有の情報と、暗号化された前記エンジンに関するデータおよび前記エンジンの運転時間とを受信し、前記固有の情報に関連した前記暗号化キーを用いて前記エンジンの運転時間および前記エンジンに関するデータを複合化し、前記運転時間に基づいて前記エンジンに関するデータが正しいか否かを判断する、
    船舶推進機情報の送受信システム。
  2. 前記コントローラは、前記エンジンに供給される燃料の流量を取得し、
    前記エンジンに関するデータは、燃料流量を含む、
    請求項1に記載の船舶推進機情報の送受信システム。
  3. 前記サーバは、前記エンジンの運転時間の増加に基づいて、前記エンジンに関するデータが正しいか否かを判断する、
    請求項1に記載の船舶推進機情報の送受信システム。
  4. 前記サーバは、所定タイミングにおける前記エンジンの運転時間が、前記所定タイミングよりも前のタイミングにおける前記エンジンの運転時間よりも減っていた場合、前記エンジンに関するデータが正しくないと判断する、
    請求項1に記載の船舶推進機情報の送受信システム。
  5. 前記サーバは、前記エンジンの運転時間が、前記燃料流量によって検出される燃料の使用量に応じて増加しているか否かに基づいて、前記エンジンに関するデータが正しいか否かを判断する、
    請求項2に記載の船舶推進機情報の送受信システム。
  6. 前記通信装置は、前記固有の情報と、暗号化された前記エンジンの運転時間および前記エンジンに関するデータに加えて、暗号化されていない前記エンジンに関するデータを、前記サーバに送信し、
    前記サーバは、複合化した前記エンジンに関するデータと、暗号化されていない前記エンジンに関するデータを比較し、一致した場合に前記エンジンに関するデータが正しいと判断する、
    請求項1に記載の船舶推進機情報の送受信システム。
  7. 前記エンジンに固有の情報は、前記エンジンに割り当てられるシリアル番号である、
    請求項1に記載の船舶推進機情報の送受信システム。
  8. 前記推進機は、
    プロペラと、
    前記エンジンによって回転し、前記エンジンの駆動力を前記プロペラに伝達するクランク軸と、
    前記クランク軸の回転速度を検出する回転速度センサと、を更に含み、
    前記コントローラは、前記回転速度センサの検出値に基づいて、前記プロペラへの物体の接触を判定し、
    前記エンジンに関するデータは、前記プロペラへの物体の接触に関する情報を含む、
    請求項1に記載の船舶推進機情報の送受信システム。
  9. 前記推進機は、
    プロペラと、
    前記エンジンによって回転し、前記エンジンの駆動力を前記プロペラに伝達するクランク軸と、
    前記クランク軸の回転速度を検出する回転速度センサと、
    前記エンジンの吸気圧を検出する吸気圧センサと、を更に含み、
    前記コントローラは、前記吸気圧センサと前記回転速度センサの検出値に基づいて、前記プロペラへの物体の接触を判定し、
    前記エンジンに関するデータは、前記プロペラへの物体の接触に関する情報を含む、
    請求項1に記載の船舶推進機情報の送受信システム。
  10. 前記推進機は、
    プロペラと、
    前記エンジンによって回転し、前記エンジンの駆動力を前記プロペラに伝達するクランク軸と、
    前記クランク軸の逆回転に関する情報を検出する逆転検出部と、を更に含み、
    前記コントローラは、前記逆転検出部の検出に基づいて、前記クランク軸の逆転を判定し、
    戦記エンジンに関するデータは、前記クランク軸の逆回転に関する情報を含む、
    請求項1に記載の船舶推進機情報の送受信システム。
  11. 前記通信装置は、前記船舶の位置を検出する位置検出部を含み、
    前記通信装置は、前記位置検出部による位置検出データを、前記サーバに送信し、
    前記サーバは、前記固有の情報と暗号化された前記エンジンに関するデータおよび前記エンジンの運転時間とを受信していない状態において、前記位置検出データに基づいて前記船舶の移動を検出した場合、不正行為が行われていると判断する、
    請求項1に記載の船舶推進機情報の送受信システム。
  12. 船舶に搭載される推進機のエンジンに関するデータを送受信する船舶推進機情報の送受信方法であって、
    前記推進機の前記エンジンに関するデータおよび前記エンジンの運転時間を、前記エンジンに固有の情報に関連した暗号化キーによって暗号化すること、
    前記固有の情報と、暗号化した前記エンジンに関するデータおよび前記エンジンの運転時間とを通信装置を介してサーバに送信すること、
    前記固有の情報と、暗号化した前記エンジンに関するデータおよび前記エンジンの運転時間とを前記サーバが受信すること、
    前記固有の情報に関連した前記暗号化キーを用いて前記エンジンの運転時間および前記エンジンに関するデータを複合化し、前記運転時間に基づいて、前記エンジンに関するデータが正しいか否かを判定すること、を備えた、
    船舶推進機情報の送受信方法。
  13. サーバと、
    前記サーバと通信を行う通信装置、および推進機を含む船舶と、を備え、
    前記推進機は、エンジンと、前記通信装置と接続され、前記エンジンを制御するコントローラと、を含み、
    前記コントローラは、暗号化キーを用いて前記エンジンに関するデータを暗号化し、
    前記通信装置は、暗号化した前記エンジンに関するデータを前記サーバに送信し、
    前記サーバは、前記暗号化キーを用いて前記船舶に関するデータを複合化する、
    船舶推進機情報の送受信システム。
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