KR100789192B1 - 항로표지 자동 식별시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 항로표지 자동 식별시스템에 관한 것으로, 내부의 항로표지 고유 기능의 작동 및 외부 데이터의 입력과 출력을 통제하기 위한 메인콘트롤유니트(MCU); 위성 위치정보 및 시각장치(GPS); 수신된 데이터를 운영국 및 운항선박으로 송신하기 위한 전송장치(Transponder); 육상의 운영국에는 데이터의 송수신을 위한 무선 안테나장치와 수집된 데이터를 보관 및 관리하기 위한 컴퓨터; 관리대상 해역을 표시하는 전자해도장치 및 인근의 여타 해상관제센터와 정보교류 및 대국민 서비스를 위한 인터넷망을 포함하여, 해상교통 시설의 안전한 운영 및 관리대상 항로표지의 기능을 효율적으로 유지하기 위한 것이다.
항로표지, AtoN, AIS, 선박, 해양교통, 램프, 안전사고

Description

항로표지 자동 식별시스템{Aids to Navigation Automatic Identification System}
도 1은 본 발명에 따른 실시예로서, 항로표지 자동 식별시스템의 설치 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 육상 관제실에 설치된 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 항로표지 자동 식별시스템을 이용한 항로표시 원격 제어모듈의 구성도이다.
♣ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♣
10a-10d: 램프 12: 램프 체인저
14: 램프 드라이버 16: 모터 드라이버
20a-20f: NMEA인터페이스 22: 범용비동기화송수신기(UART)
30: DIP스위치 40: 디스플레이
50: 동기화기 51: 동기화부(PPS)
52: GPS 60: 인터페이스 드라이버
62: 셀렉터 64: 인터페이스부
66: 인터페이스 부트로드 70: 파워모듈
72: 아날로그 입력채널 74: 디지털 출력채널
76: 아날로그 출력채널 100: 관제실
110: 관리자 컴퓨터 120: 관련기관 컴퓨터
130: DB서버 140: DB(데이터베이스)
150: AIS수신기 160: 대형모니터
200: 선박 300: 인터넷망(TCP/IP)
본 발명은 항로표지 자동 식별시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 해상교통 시설의 안전한 운영 및 관리대상 항로표지의 기능을 효율적으로 유지하기 위한 항로표지 자동 식별시스템에 관한 것이다.
해양산업의 발전과 해양교통 환경의 지속적 변화에 부응하여 연안 해역에서 선박의 안전항행 확보와 항만을 진출입하는 선박의 안전 확보를 위한 교통지원 시설로서의 항로표지는 국제적인 공기로서의 신뢰성 및 표준화성이 요구되는 만큼 보다 과학적이고 효율적인 운영 및 유지보수 체계를 확보하여야 한다.
일반적으로 항로계획의 기초는 배포된 해도 상의 항로표지가 표기된 특성에 따라 정상작동을 할 것이라는 상호신뢰의 원칙에 따라 운항에 임하게 되는 것이므로 안전에 장애를 초래할 우려가 있는 경우에는 항로표지의 모든 고장상황은 신속하게 운항선박에 통보 및 보강조치가 이루어져야 할 것이다.
종래에 항로표지의 원격관리방법으로는 기존에 여러 가지 통신방법들이 응용되어져 왔다. 그러나 그러한 방법의 경우 운영센터 항로표지간의 정보교류만 있을 뿐이므로 긴급 상황 등에 신속한대처가 불가능 하였다.
본 발명은 상기 개념의 근간 하에 항로표지의 운영, 유지관리의 표준화성을 기준으로 최근 선박의 안전정보망으로 사용 중인 TDMA(Time Division Multiple Access, 시분할다중접속방식) 포맷에 호환성 있게 적용되어지는 항로표지용 자동 식별시스템(AtoN AIS; Aids to Navigation Automatic Identification System)을 제공하기 위한 것이 목적이다.
또한, 본 발명은 항로표지의 이상 징후 발생 시에 별도의 운영자의 조치가 없더라도 인근을 운항중인 선박에 자동 즉시통고 및 사고예방 경고가 가능해짐은 물론, 항로표지 정보를 인터넷 등의 온라인에서 지역과 시간을 초월하여 항상 모니터링이 가능하도록 함으로서, 해상교통지원 시스템으로서의 국제적인 신뢰성을 확보하고, 해상교통 시설의 안전한 운영과, 항로표지 기능유지의 효율성을 극대화하기 위한 항로표지 자동 식별시스템을 제공하기 위한 것이 다른 목적이다.
상기 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 항로표지 자동 식별시스템은, 내부의 항로표지 고유 기능의 작동 및 외부 데이터의 입력과 출력을 통제하기 위한 메인콘트롤유니트(MCU); 위성 위치정보 및 시각장치(GPS); 수신된 데이터를 운영국 및 운항선박으로 송신하기 위한 전송장치(Transponder); 육상의 운영국에는 데이터의 송수신을 위한 무선 안테나장치와 수집된 데이터를 보관 및 관리하기 위한 컴퓨터; 인근의 여타 해상관제센터와 정보교류 및 대국민 서비스를 위한 인터넷망이 포함되고, AIS(Automatic Identification System)의 표준 전송방식으로 VHF(Very High Frequency)대역의 TDMA(Time Division Multiple Access, 시분할다중접속방식) 포맷에 호환성 있게 적용된 항로표지 자동 식별시스템에 있어서,
상기 항로표지 자동 식별시스템으로서 관리대상 해역을 표시하는 전자해도장치를 포함하고,
상기 메인콘트롤유니트(MCU)는 지정된 데이터를 송신하기 일정 시간 전에 시스템을 작동상태(Wake up)로 전환시키고, 지정된 데이터 송신 시각에 따라 데이터를 송신한 후에는 시스템을 대기상태(Sleep)로 유지시켜 전력소모를 최소화시키며, 상기 송신주기는 3분 내외이고, 송신출력의 소모전력은 2W~12.5W 이내로 설정한 것을 특징으로 한다..
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 항로표지 자동 식별시스템의 구성 및 동작을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 실시예로서, 항로표지 자동 식별시스템의 설치 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 육상 관제실에 설치된 시스템의 구성을 나타낸 도면이며, 도 3은 항로표지 자동 식별시스템을 이용한 항로표시 원격 제어모듈의 구성도이다.
먼저, 본 발명은 전자해도 상에 관리대상 항로표지의 위치, 점등상태, 고장개소 및 상태표시, 그리고 점등시간뿐만 아니라 온도, 습도, 파고, 풍향 및 풍속 등 현재의 바다 상황을 표시하여, 항로표지의 감시와, 해당 항로표지가 설치된 해상의 기상상황까지 판단할 수 있어 사고표지의 복구를 위하여 선박이 출동하는데 많은 도움이 되고, 관리대상 항로표지의 목록, 가동 및 휴동상태, 이상상태를 일일, 주간, 월간 및 연간 단위로 작성함으로서 항로표지의 체계적인 관리가 가능하며, 동기점멸 모니터링이 가능하므로 관리대상 항로표지의 임의적인 점등 및 소등이 가능하여 유사시에 항로표지의 동시 점등 및 소등이 가능하다.
이는 등화관제훈련이나 비상사태가 발생하였을 때에 항구의 존재를 감추기 위하여 항로표지를 소등하는데 크게 기여할 것이다.
상기 관리대상 항로표지의 상세정보로는 항로표지의 작동여부, 등기의 상태, 현재 정치되어 있는 위치, 축전지 전압, 이상 상태 등의 데이터를 사용자가 직접 수집할 수 있고, 사용자가 모니터 상에서 마우스로 해당 항로표지를 선택하면 현재 점멸상태(점멸식), 램프의 회전주기(회전식), 현재 점등중인 전구의 번호, 태양전지의 출력전압, 기기의 출력전압, 축전지의 출력전압, 현재 설치된 항로표지의 위치가 좌표로 표시되므로 항로표지가 정위치에서 이탈하거나 이상상태가 발생하였을 때, 사용자가 빠른 시간 안에 그 상황을 인지하여 신속한 항로표지의 복구가 가능하도록 하여 인근을 운항하는 선박은 물론, 다른 연동시스템에도 즉각 위험을 알릴 수 있는 체제를 구축함으로써 보다 능동적이고 고효율의 항로표지 관리체계를 지향할 수 있다.
더욱이 유지관리 및 운영의 차원에서도 동기점멸, 동시 점등 및 소등 등 매우 개량화되고 선진화됨으로서 해상교통시설에 대한 신뢰성 확보에도 크게 기여할 수 있을 것이며, 항로표지 기능 장애로 인한 선박의 안전사고를 미연에 방지하고 나아가 대형사고의 예방, 인명손실, 해양오염 및 재산손실을 최소화할 수 있도록 한 것이다.
본 발명은 내부의 항로표지 고유 기능의 작동 및 외부 데이터의 입력과 출력을 통제하기위한 메인콘트롤유니트(MCU), 위성 위치정보 및 시각장치(GPS), 수신된 데이터를 운영국 및 운항선박으로 송신하기위한 전송장치(Transponder)로 이루어지며, 육상의 운영국에는 데이터의 송수신을 위한 무선 안테나장치와 수집된 데이터를 보관 및 관리하기 위한 컴퓨터, 관리대상 해역을 표시하는 전자해도장치 및 인근의 여타 해상관제센타와 정보교류 및 대국민 서비스를 위한 인터넷망으로 이루어 져 있다.
더욱이 본 발명은 메인콘트롤유니트의 역할은 기존의 전구식 등명기를 사용하는 항로표지와 LED 등명기를 사용하는 항로표지에 겸용으로 사용되어지도록 설계되었으며, 이는 별도의 추가 장비 없이 사용되어짐으로 항로표지비용의 혁신적인 절감효과도 기대할 수 있다. 뿐만 아니라 국제항로표지협회(IALA)에서 요구하고 있는 항로표지의 기준을 손상하지 않음으로 매우효율적인 면을 강조할 수 있다.
이와 같이 이루어진 본 발명의 항로표지 자동 식별시스템의 작용을 설명하면 다음과 같다.
우선, 첨부된 블록다이어그램을 참조로 본 개발품에 대해 살펴보면, AIS의 표준 전송방식은 VHF대역의 시분할방식(TDMA)이 적용된다. 따라서 위성시보의 시간정보는 본 발명에서매우 주요한 요소가 되며 수신된 시각정보는 세계표준시(Universal Time Coordinated; UTC)와의 동기화를 통하여 시분할의 기준시각으로 사용되어지며 이러한 동기화된 정보는 항로표지의 중요한 기능중의 하나인 시인성에 매우 중요한 역할을 하게 되는 동기점멸 기능으로 사용되어진다. 따라서 본 발명에는 세계표준시에 동기된 표준시간과 정확한 PPS(Pulse Per Second; 초당 펄스수, Hz)를 제공함으로서 보다 진보된 점멸기법을 동시에 보유하는 특징이 있다.
또한, 상기 표준시보를 사용함으로서 지정된 권역내의 모든 항로표지에 대하여 지정, 또는 임의로 동일한 시각 대에 동시에 점등 및 소등이 가능한 시스템으로 구성함으로서 시인효과를 극대화하는 획기적인 장점도 보유하게 되었다.
이와 같은 권역별 동시 점등 및 소등의 경우 태양광감지장치(CdS)와 병행해서 사용토록 함으로서 GPS의 고장 시에 별도의 조치가 없이도 점등 및 소등이 가능토록 함으로서 항로표지 운영의 안전성을 한층 배가 하였다 .또한 이러한 동기점멸 및 권역별 동시 점등 및 소등기능의 경우 메인콘트롤유니트에 내장된 중앙처리장치(CPU Process)에서 그 정상작동 여부가 감지되어 AIS 표준포멧에 따라 변형되어 육상의 운영센터로 보내어진다.
한편, 램프점등 표시방법으로서의 기존 전구식 점등방법과 최근의 LED식 점등방법에도 별도의 추가 장치가 적용되지 않고서도 병행 사용될 수 있도록 함으로서, 항로표지비용을 획기적으로 줄일 수 있도록 하였고, 전구식 섬광의 경우에 전구의 잔여 수량을 기록하기 위하여 1회전 방식을 채택함으로서 현재 남아있는 전구의 수량을 파악할 수 있어 유지운영에도 크게 도움이 될 수 있도록 하였다. 그리고 LED식의 점등방법의 경우에는 메인 CPU에서 전류의 흐름을 체크하여 LED의 효율정도를 파악하는 방식을 사용하였다. 이러한 전구의 잔량 및 작동상태의 건전성 여부 등은 지정된 시각에 따라 체크되어 AIS 포맷에 따라 변형되어 육상의 관제실로 보내어진다.
또한, MCU는 항로표지 고유정보로서 축전지상태, 항로표지의 위치, 외부의 인터페이스에 의한 정보수집 등을 관할하며 지정된 시간간격에 따라 육상의 운영센터 보내는 역할을 한다.
외부 인터페이스에 의한 정보 수집을 위하여 아날로그 입력채널 및 출력채널과, 디지털 출력채널을 구비하였고, 해상의 기상을 모니터링하기 위한 기상정보의 경우 아날로그 채널을 주로 사용토록 설계하였으며, 항로표지의 상태정보 등은 디지털 채널을 주로 사용토록 설계하였다.
수집된 정보를 육상의 운영센터 보내는 방법에는 여러 가지의 통신방법이 다양하게 사용되어 질 수 있으나, 본 발명에서는 브로드캐스팅(Broadcasting) 방식으로 자기식별정보를 전송하는 시분할방식 항로표지 자동 식별시스템의 프랜스폰더(TDMA AIS Transponder)를 사용함으로서 연안을 운항중인 선박에 실시간 항로표지정보를 제공할 수 있도록 하였다.
또한, 본 발명은 육상의 운영센터(Vessel Traffic Service; VTS)에 적용된 인터넷 전자해도 표시시스템(ICP)의 경우에는 지역과 시간을 초월하여 언제 어디서든지 관할항내의 항로표지 정보를 상시 모니터링할 수 있으므로 유비쿼터스에 의한 첨단 항만운영 시스템 적용으로 큰 장점을 지니고 있다.
또한, 본 발명의 항로표지 자동 식별시스템의 운영에 있어서, 가장 중요한 포인트로서 축전지의 소모량을 얼마나 적게 하느냐에 달려 있으므로 본 발명에 있어서도 이러한 점을 가장 중요하게 고려하였다.
상기 메인콘트롤유니트는 지정된 데이터를 송신하기 일정 시간(예를 들어, 30초) 전에 시스템을 작동상태(Wakeup)로 전환시킴으로서 전력소모를 최소화하였다. 따라서 별도의 전력시스템에 대한 보충설비를 부가하지 않아도 기존의 축전지 충전능력으로도 본 장치를 사용하는데 아무런 지장이 없도록 설계 하였다.
더욱이 지정된 데이터 송신 시각에 따라 데이터를 송신한 후에는 시스템을 대기상태(Sleep)로 유지시켜 전력소모를 최소화시키며, 상기 송신주기는 수분 ~ 수십 분, 바람직하게는 3분 내외로 선택가능하고, 송신출력의 소모전력은 2W~12.5W 이내로 저 전력의 소모를 기준으로 하였다.
이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 항로표지 자동 식별시스템은 항로표지의 위치 좌표와 점등상태가 사용자의 모니터에 표시됨으로서 항로표지가 정위치에서 이탈하거나 이상상태가 발생하였을 경우에 빠른 시간 내에 그 상황을 인지하고 보다 신속한 항로표지의 복구가 가능하도록 함으로써 항로표지의 기능 장애로 인한 선박의 안전사고를 미연에 방지하고, 더욱이 대형사고의 예방, 인명손실, 해양오염 및 재산손실을 최소화한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 사고의 발생과 아울러 항로표지자체에서 능동적으로 위험정보를 표준통신방법에 따라 브로드캐스팅(Broadcasting) 함으로서 인근을 운항하는 선박은 물론, 다른 연동시스템에도 즉각 위험을 알릴 수 있는 체제를 구축함으로써 보다 능동적이고 고효율의 항로표지 관리체계를 도모한 할 뿐만 아니라, 유지관리 및 운영의 차원에서도 동기점멸, 동시 점등 및 소등 등의 매우 개량화되고 선진화 된 해상교통시설을 제공하여, 이에 대한 신뢰성의 확보에도 크게 기여한 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 내부의 항로표지 고유 기능의 작동 및 외부 데이터의 입력과 출력을 통제하기 위한 메인콘트롤유니트(MCU); 위성 위치정보 및 시각장치(GPS); 수신된 데이터를 운영국 및 운항선박으로 송신하기 위한 전송장치(Transponder); 육상의 운영국에는 데이터의 송수신을 위한 무선 안테나장치와 수집된 데이터를 보관 및 관리하기 위한 컴퓨터; 인근의 여타 해상관제센터와 정보교류 및 대국민 서비스를 위한 인터넷망이 포함되고, AIS(Automatic Identification System)의 표준 전송방식으로 VHF(Very High Frequency)대역의 TDMA(Time Division Multiple Access, 시분할다중접속방식) 포맷에 호환성 있게 적용된 항로표지 자동 식별시스템에 있어서,
    상기 항로표지 자동 식별시스템으로서 관리대상 해역을 표시하는 전자해도장치를 포함하고,
    상기 메인콘트롤유니트(MCU)는 지정된 데이터를 송신하기 일정 시간 전에 시스템을 작동상태(Wake up)로 전환시키고, 지정된 데이터 송신 시각에 따라 데이터를 송신한 후에는 시스템을 대기상태(Sleep)로 유지시켜 전력소모를 최소화시키며, 상기 송신주기는 3분 내외이고, 송신출력의 소모전력은 2W~12.5W 이내로 설정한 것을 특징으로 하는 항로표지 자동 식별시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 메인콘트롤유니트는 전구식 등명기를 사용하는 항로표지와, LED 등명기를 사용하는 항로표지에 겸용으로 사용되도록 설계한 것을 특징으로 하는 항로표지 자동 식별시스템.
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