KR101117008B1 - 동적 위치설정 시스템에 대한 테스트 방법 및 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 센서(8)로부터 실제 측정 신호(7)를 수신하고 액츄에이터(16,17,18)로 제어 신호(13)를 제공하는 해양 선박(0) 제어 시스템(2)을 테스트하기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 신호 변경 컴퓨터(80)를 연결하고 하나 이상의 상기 실제 측정 신호(7)를 수신하고, 상기 신호 변경 컴퓨터(80)는 상기 실제 측정 신호(7)를 상기 실제 측정 신호(7)의 실제 값에 의존하는 변경된 측정 신호(70)로 변경하고, 상기 신호 변경 컴퓨터(80)는 상기 변경된 측정 신호(70)를 상기 제어 시스템(2)으로 송신하고, 상기 하나 이상의 변경된 측정 신호(70) 입력은 일부 또는 모든 기 실제 측정 신호(8)를 대체하고, 상기 제어 시스템(2)은 하나 이상의 변경된 측정 신호(70) 상에 작동하고 영향받지 않은 실제 측정 신호(7)를 유지하고, 이는 제어 시스템(2)이 하나 이상의 센서(8)에서 발생되는 것으로 가정되는 상기 변경된 측정 신호(70)에 의해 표현되는 에러에 대해 원하는 방식으로 작동하는지 테스트하기 위한 것이다.
실제 측정 신호, 제어 시스템, 변경된 측정 신호, 컴퓨터, 액츄에이터, 선박
Description
선박(vessels)에 대한 동적 위치설정(dynamic positioning; DP) 시스템은 선박이 닻 또는 닻과의 조합을 사용하지 않고 바다에서 고정된 위치 또는 미리 지정된 경로를 자동으로 유지되게 하는 소위 정위치 유지(station keeping)를 위해 사용된다. 동적 위치설정 시스템이 선박의 안전하고 정확한 위치를 얻을 수 있는 것을 증명하기 위해 동적 위치설정 시스템의 광범위한 테스트를 용이하게 하는 테스트 시스템 및 테스트 방법을 갖는 것이 중요하다. 동적 위치설정 시스템의 성공적인 작동이 동적 위치설정 제어 하에 선박, 다른 선박 및 구조물의 안전과 그 임무 완성과 환경에 중요하기 때문에 광범위한 테스트가 요구된다. 동적 위치설정 시스템은 컴퓨터 시스템, 컴퓨터 네트워크, 많은 센서, 트러스터(thruster) 및 액츄에이터, 기계류, 파워 시스템 및 선박 자동 시스템을 포함하는 복잡한 기술 시스템이다. 이 테스트는 컴퓨터 제어 시스템, 컴퓨터 네트워크, 파워 시스템, 기계류, 파워 버스, 트러스터, 위치 기준 시스템 및 액츄에이터를 포함하는 동적 위치설정 시스템의 주요 성분의 상호작용에 관련된 영향을 포함하는 것이 중요하다. 종래 기술은 이러한 영향에 요구되는 광범위한 테스트를 허용하지 않고 이는 동적 위치설정의 테스트에 대한 새로운 시스템 및 방법인 본 발명의 동기가 된다.
종래 기술은 후술되는 국제 특허 출원 제WO9214216호를 포함한다. 더욱이, 몇몇 미국 특허는 선박의 위치설정을 위한 방법 및 장치를 설명한다. 1981년도의 미국 특허 제4 301 760호는 심해 정(deep sea well)에 대해 시추선(drilling ship)을 위치시키는 방법을 설명한다. 미국 특허 제5 023 791호는 항공기의 비행 제어 시스템을 테스트하기 위한 자동화된 테스트 장치에 관한 것이다. 1996년도의 미국 특허 제5 523 951호는 원하는 지면 경로를 따라 자동 선박 조향을 하기 위한 시스템을 설명한다. 미국 특허 제5 260 874호는 비행할 때 즉, 항공기가 착륙해야 할 때 항공기에 의해 받는 자극을 대리 실행하는 자극을 발생시키는 항공기 테스트 시스템을 개시한다. 미국 특허 제5 541 863호는 항공 전자 공학용으로 테스트되는 가상 집적 소프트웨어를 설명한다. 미국 특허 제6 298 318호는 실시간 관성 운동 신호 대리 실행에 관한 것이다. 미국 특허 제6 450 112호는 요구되는 힘 또는 모멘트를 결정하기 위해 제어 법칙에 대한 속도 또는 원하는 선박 위치의 입력값에 대한 명령원을 포함하는 선박의 자동 위치결정에 대한 방법을 청구한다.
동적 위치설정 시스템의 성분
동적 위치설정(DP:dynamic positioning) 시스템은 다음을 포함할 수 있다.
1. DP 컴퓨터, 데이터 입력/출력 시스템 및 DP 소프트웨어를 포함하는 동적 위치설정 컴퓨터 시스템
2. 컴퓨터 네트워크
3. 기계류, 파워 발생기, 파워 관리 시스템(PMS), 파워 버스 및 스위치보드, 무정전 파워 공급기(UPS), 선박 자동화, 연료 펌프, 냉각 및 순환 펌프 등을 포함하는 저 및 고전압 분배을 포함하는 파워 시스템.
4. 수압, 냉각, 선박 자동화 등을 위한 보조 시스템 및 로컬 트러스터 제어 시스템을 포함하는 방향키(rudder) 및 트러스터 형태의 추진체.
5. 위치 기준 시스템 및 센서 형태의 측정 시스템.
6. 정보가 디스플레이 상의 작업자에게 제공되고 작업자가 명령신호를 DP 시스템에 입력할 수 있는 입력 명령(10) 장치가 있는 작업자 스테이션.
하드웨어 인 더 루프 시뮬레이션(hardware-in-the-loop simulation)
DP 제어 시스템은 종래 기술에 따라 DP 제어 시스템이 선박 대신에 시뮬레이터에 연결되는 하드웨어 인 더 루프 시뮬레이션으로 테스트된다. 시뮬레이터는 DP 컴퓨터 시스템으로부터 트러스터 및 방향키 명령을 입력하고 이러한 트러스터 및 방향키 명령으로 초래된 선박 운동을 계산한다. 시뮬레이터는 시뮬레이터에 의해 계산된 운동에 대해 측정 시스템으로부터 초래된 신호를 복귀시킨다. DP 제어 시스템으로 보면, 그것이 선박에 설치된 장비에 연결되는 것 같지만, 실제 시뮬레이터에게 연결된다. DP 컴퓨터 시스템은 이 테스트 구성에서 작동 설정과 환경 조건, 고장 상황과 작업자 명령의 넓은 범위에 대해 테스트될 수 있다. 이는 매우 중요한 강력한 테스트 방법이다.
하드웨어 인 더 루프 시뮬레이션의 주요 제한사항은 DP 시스템의 단지 제한된 부분, 즉, DP 컴퓨터 시스템이 테스트되는 것이다. 또한, 트러스트 시스템, 파워 관리 시스템 및 선박 자동 시스템 등의 컴퓨터 제어 시스템을 테스트하기 위해 집적된 DP 시스템의 일부로서 DP 컴퓨터 시스템을 테스트하는 것이 또한 필요하다. 하드웨어 인 더 루프 시뮬레이션을 사용하여 테스트하는 것의 다른 단점은 테스트 특성이 시뮬레이터에 사용되는 기계적 모델의 정확성에 의존한다는 것, 즉, 그 모델의 신뢰성이 실제 선박과 모든 그 상호작용하는 성분과 닮은 것이다. 선박 동력학, 유체역학, 측정 시스템, 트러스트 및 방향키의 경우, 그 정확성은 매우 우수할 수 있고, 신뢰적 결과가 대부분의 테스트 경우의 결과로부터 달성된다. 그러나, 파워 시스템은 매우 높은 주파수 동력학뿐만 아니라 입력/출력 신호의 수치 면에서 매우 복잡하고 충분한 정확성의 기계적 모델은 본 발명을 출원하는 시기에 하드웨어 인 더 루프 시뮬레이터에 사용하는데 실용적인지 예측될 수 없다. 상기의 배경으로, DP 시스템에 대한 추가적인 테스트 도구가 필요하다.
FMEA 테스트
DP 시스템은 잠재적 고장 모드 및 영향 분석(Failure Mode and Effect Analysis; FMEA)에 따라 테스트되는 것이 확립된 방안이다. FMEA 테스트에서, DP 시스템의 다수의 치명적 고장 모드는 증명되고, 이는 이러한 고장 모드가 DP 시스템에 의해 어떻게 취급되는지 테스트된다. 이 테스트는 DP 시스템은 정상 작동 하는 동안 기능억제 및 트립핑(disabling and tripping) 장비, DP 시스템의 연결해제 및 재연결 케이블 및 커넥터에 의해 행해진다. 더욱이, 전자 보드는 제거되고 재삽입될 수 있다. 블랙아웃 테스트는 파워 시스템의 일부가 차단되는 경우 수행된다.
상술된 바와 같이 FMEA 테스트의 테스트 포맷은 브루트 포스(brute force)라고 일컬어질 수 있고, 여기서 고장은 "하드 웨이(hard way)"로 가상화된다. 이는 케이블, 커넥터, 전자 보드의 손상에 대한 위험성에 관한 문제, 및 블랙아웃 테스트 후에 시스템이 재시작될 때 발생될 수 있는 문제를 야기한다. 더욱이, 이러한 테스트는 시간소모적이다. 또한, 요구되는 몇몇 테스트 경우는 그것이 과도한 비용, 완료하기에 과도한 시간 또는 장비 또는 개인에게 위험성을 야기할 수 있기 때문에 수행될 수 없는 문제가 있다.
마린 싸이버네틱스 에이에스로부터의 이전 특허 출원에 관한 사항
마린 싸이버네틱스 및 데트 노르스케 베리타스(Det Norske Veritas)의 특허 출원 NO2002 6284, NO2003 5861 및 PCT-NO 2003-000445는 선박 제어 시스템의 원격 테스트에 대한 방법 및 시스템을 발표했다.
본 발명은 하드웨어 인 더 루프 시뮬레이션에 기초하지 않는다. 대신 선박 자동 시스템, 파워 관리 시스템 또는 트러스트 제어 시스템과 같은 다른 컴퓨터 시스템으로부터 측정 신호 또는 상태 신호를 변경함으로써 그 정상 작동으로 작동하는 DP 시스템으로 테스트가 수행된다. 신호의 변경은 선박 자동 시스템 내에서 또는 DP 컴퓨터 시스템 인터페이스에서 트러스트 시스템, 파워 시스템, 센서 시스템 등에서 국부적으로 수행될 수 있다. 이러한 방식으로, 전체 DP 시스템 상에서 센서 고장의 효과가 점검될 수 있다. 이러한 센서 고장은 신호 손실, 상수 에러, 상수 또는 가변 신호 오프셋, 하나 이상의 신호의 나쁜 보정, 표시 에러 등을 포함할 수 있다.
에지 일렉트로닉스의 특허 출원 WO9214216호에 관한 사항
에지 일렉트로닉스(Edge Electronics)의 특허 출원 제WO9214216호는 본 발명에 관련된 주요 청구항의 다음의 요소를 가진 시스템을 개시한다.
청구항 제1항
(i) 차량 내의 다수의 상이한 기능을 독립적으로 감지하고 작동시키기 위한 센서 및 액츄에이터의 네트워크와, (ii) 상기 액츄에이터의 작업을 제어하고 상기 센서를 모니터링하기 위한 내장 컴퓨터와, (iii) 상기 센서와 액츄에이터에 상기 내장 컴퓨터를 전기적으로 연결하기 위한 수단을 구비한 형태의 자동차용 상호작용 진단 시스템이며, 상기 연결 수단은 상기 센서와 액츄에이터에 각각 연결된 일련의 자동측 플러그 인 터미널을 구비한 자동측 커넥터와 상기 자동측 커넥터에 해제가능하게 연결가능하고 상기 컴퓨터 내의 적절한 회로에 연결된 상응하는 상보적인 컴퓨터측 플러그 인 단자를 구비한 컴퓨터측 커넥터를 포함하고, 상기 진단 시스템은,
(a) 상응하는 컴퓨터측 단자로부터 하나 이상의 상기 자동측 단자를 선택적으로 및 일시적으로 연결해제하여, 상기 컴퓨터로부터 하나 이상의 특정 센서 및/또는 액츄에이터를 선택적으로 및 일시적으로 연결해제하기 위한 제1 수단과,
(b) 후자가 상기 내장 컴퓨터와 무관한 하나 이상의 특정 액츄에이터의 작동을 제어하기 위해 그 상응하는 컴퓨터측 단자로부터 연결될 때 상기 하나 이상의 특정 자동측 단자와 일시적으로 연결가능한 제2 수단과,
(c) 후자가 이러한 후자 센서의 실제 작동과 무관한 상기 하나 이상의 특정 센서의 작동을 가상화하기 위해 그 상응하는 자동측 단자로부터 연결해제될 때 하나 이상의 특정 컴퓨터측 단자와 일시적으로 연결가능한 제3 수단을 포함하는 상호 작용 진단 시스템.
청구항 제23항
(i) 차량 내의 다수의 상이한 기능을 독립적으로 감지하고 작동시키기 위한 센서 및 액츄에이터의 네트워크와, (ii) 상기 액츄에이터의 작업을 제어하고 상기 센서를 모니터링하기 위한 내장 컴퓨터와, (iii) 상기 센서와 액츄에이터에 상기 내장 컴퓨터를 전기적으로 연결하기 위한 수단을 구비한 형태의 자동차를 진단하기 위한 방법이며, 상기 연결 수단은 상기 센서와 액츄에이터에 각각 연결된 일련의 자동측 플러그 인 터미널을 구비한 자동측 커넥터와 상기 자동측 커넥터에 해제가능하게 연결가능하고 상기 컴퓨터 내의 적절한 회로에 연결된 상응하는 상보적인 컴퓨터측 플러그 인 단자를 구비한 컴퓨터측 커넥터를 포함하고, 상기 방법은,
(a) 상기 컴퓨터로부터 하나 이상의 특정 센서 및/또는 액츄에이터를 선택적으로 및 일시적으로 연결해제하기 위해 하나 이상의 자동측 단자를 선택적으로 및 일시적으로 연결해제하는 단계와,
(b) 상기 내장 컴퓨터와 무관한 하나 이상의 특정 연결해제된 액츄에이터의 작동을 제어하고 및/또는 이러한 센서의 실제 작동과 무관한 상기 하나 이상의 특정 연결해제된 센서의 작동을 가상화하는 단계를 포함하는 진단 방법.
특허 출원 제WO9214216호의 청구항에 따르면, 자동차측 액츄에이터로의 액츄에이터 신호는 내장 컴퓨터로부터 또는 상기 내장 컴퓨터와 무관한 제2 수단으로부터 오고, 동일한 방식으로 내장 컴퓨터로 입력되는 센서 신호는 자동차측 센서로부터 또는 이러한 센서의 실제 작동과 무관한 제3 수단으로부터 온다.
더욱이, 특허 출원 제WO9214216호에 설명된 진단 시스템은 센서와 액츄에이터가 개별 신호 라인의 네트워크를 가진 차량 컴퓨터에 연결되고, 각각의 신호 라인이 하나의 단일 센서 또는 액츄에이터에 차량 컴퓨터를 연결하고, 선택된 신호가 커넥터를 진단 시스템에 연결하는 대신 커넥터를 언플러그함으로써 컴퓨터측 또는 차량측으로부터 연결해제되는 차량용으로 설계된다.
특허 출원 제WO9214216호는 다음과 같이 결론될 수 있다.
1. 각각의 신호에 몇몇 추가적 신호 성분을 더하거나 또는 각각의 신호에 대해 오프셋과 게인을 가진 하나 이상의 신호를 크기조정함으로써 하나 이상의 특정 센서 또는 액츄에이터 신호를 변경할 가능성을 고려하지 않는다.
2. 하나 이상의 센서 신호 및/또는 하나 이상의 액츄에이터 신호는 내장 컴퓨터측 센서 신호 단자에 입력되는 하나 이상의 변경된 센서 신호를 계산하도록 사용되는 가능성을 허용하지 않는다. 에지는 단일 센서 신호를 사용하거나 거부한다.
DP 시스템의 테스트에서 아주 가혹한 전술된 제한 사항이 본 특허 출원에서는 존재하지 않는다.
상술된 문제점은 센서로부터 실제 측정 신호를 수신하고 액츄에이터에 제어 신호를 출력하기 위해 구성된 해양 선박 제어 시스템용 테스트 시스템인 본 발명의 실시예를 사용하여 극복될 수 있고, 다음의 새로운 특징을 포함한다.
- 신호 변경 컴퓨터는 하나 이상의 상기 실제 측정 신호를 수신하도록 연결되기 위해 구성되고,
- 상기 신호 변경 컴퓨터는 상기 실제 측정 신호를 상기 실제 측정 신호의 실제값에 의존하는 변경된 측정 신호로 변경하도록 구성되고,
- 상기 신호 변경 컴퓨터는 상기 변경된 측정 신호를 상기 제어 시스템으로 송신하도록 구성되고, 상기 하나 이상의 변경된 측정 신호 입력은 일부 또는 모든상기 실제 측정 신호를 대체하고,
- 상기 제어 시스템은 하나 이상의 변경된 측정 신호 상에 작동하고 영향받지 않은 실제 측정 신호를 유지하도록 구성되고,
- 이는 하나 이상의 센서에서 발생하는 것으로 가정되는 상기 변경된 측정 신호에 의해 표현되는 에러에 대해 상기 제어 시스템 기능의 테스트를 가능하게 한다.
본 발명의 다른 특징은 첨부된 종속항으로 한정된다.
본 발명은 또한 해양 선박 제어 시스템을 테스트하기 위한 방법을 포함하고, 상기 시스템은 센서로부터 실제 측정 신호를 수신하고 제어 신호를 액츄에이터로 제공하고,
- 신호 변경 컴퓨터를 연결하고 하나 이상의 상기 실제 측정 신호를 수신하고,
- 상기 신호 변경 컴퓨터는 상기 실제 측정 신호를 상기 실제 측정 신호의 실제 값에 의존하는 변경된 측정 신호로 변경하고,
- 상기 신호 변경 컴퓨터는 상기 변경된 측정 신호를 상기 제어 시스템으로 송신하고, 상기 하나 이상의 변경된 측정 신호 입력은 일부 또는 모든 상기 실제 측정 신호를 대체하고,
- 상기 제어 시스템은 하나 이상의 변경된 측정 신호 상에 작동하고 영향받지 않은 실제 측정 신호를 유지하고,
- 이는 제어 시스템이 하나 이상의 센서에서 발생되는 것으로 가정되는 상기 변경된 측정 신호에 의해 표현되는 에러에 대해 원하는 방식으로 작동하는지 테스트하기 위한 것이다. 본 발명에 따른 방법의 다른 단계는 방법 청구항에 종속된 청구항에 포함된다.
본 발명은 본 발명의 범위를 제한하려는 것이 아니며 단지 발명을 설명하기 위한 첨부된 도면에서 도시되고, 본 발명의 범위는 단지 첨부된 청구범위에 의해 제한된다.
도1은 센서(8)가 센서 신호(7)를 제어 시스템(2)에 송신하는 선박(0)를 가진 종래 기술을 도시하고, 센서 시스템(2)은 또한 명령 콘솔(10)로부터 명령 제어 신호를 수신하고, 명령 신호를 프로펠러(16), 트러스트(17) 및 방향키(18)와 같은 액츄에이터에 제공한다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템의 간략화된 도면을 도시하고, 여기서 신호 변경 컴퓨터(80)는 제어 시스템(2) 앞에 삽입된다. 명령 입력 콘솔(10)이 또한 도시된다. 신호 라인은 다중 시리얼 라인일 수 있다.
도3은 센서로부터의 센서 신호를 신호 변경 컴퓨터(80)에 송신하고 변경된 센서 신호를 제어 시스템(2)에 송신하기 위한 컴퓨터 통신 네트워크를 사용하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 시스템의 간략화된 도면을 도시하고, 상기 제어 시스템은 제어 신호를 선박의 액츄에이터에 제공한다.
DP 시스템 인터페이스의 본 발명에 따른 바람직한 실시예의 설명
본 발명에 따른 동적 위치설정 시스템은 다양한 인터페이스 구성으로 설계될 수 있다. 관례에 따르면, DP 시스템은 DP 컴퓨터 시스템이 측정 네트워크와 액츄에이터 네트워크에 연결되도록 설계될 수 있고, 여기서 측정 네트워크와 액츄에이터 네트워크는 종종 중복(redundant) 네트워크로 설계된 이더넷 네트워크이다. 측정 네트워크 및/또는 액츄에이터 네트워크는 이와 달리 중복일 수 있는 필드버스 또는 CAN 버스 통신에 의해 또는 무선 통신 시스템에 의해 대체될 수 있다. 몇몇 센서는 RS232, RS422 또는 RS485와 같은 시리얼 라인 또는 아날로그 및 디지털 라인에 의해 DP 컴퓨터 시스템에 직접 연결될 수 있다.
입력/출력 보드가 시리얼 인터페이스, 디지털 투 아날로그 인버터, 아날로그 투 디지털 인버터, 디지털 인터페이스 및 신호 조건을 포함하는 DP 시스템의 하드웨어 인터페이스는 DP 컴퓨터 캐비넷 내에 집적될 수 있거나 또는 선박에 분배될 수 있다. 이러한 분배된 하드웨어 인터페이스는 복잡한 인터페이스 전자 유닛 또는 측정 네트워크에 연결된 컴퓨터에 위치될 수 있다. 이러한 하드웨어 인터페이스는 또한 선박 상의 선박 자동 시스템 컴퓨터 또는 프로그램가능한 로직 컴퓨터(PLCs)에 집적될 수 있다.
시리얼 라인을 사용한 본 발명의 바람직한 제1 실시예
DP 시스템은 다음이 고려된다.
1. DP 컴퓨터 시스템은 RS422와 같은 시리얼 라인을 가진 위치 기준 시스템에 연결되고, 여기서 측정 시스템의 나머지 센서는 RS422와 같은 시리얼 라인 또는 아날로그 신호 라인에 의해 DP 컴퓨터 시스템에 연결된다.
2. DP 컴퓨터 시스템은 하드와이어드 아날로그 또는 디지털 신호에 의해 또는 UDP 프로토콜을 가동하는 전형적으로 중복 또는 비중복 이더넷 네트워크인 컴퓨터 네트워크를 통해 트러스터 시스템에 연결된다.
본 발명의 제1 실시예에서, 외부 신호 변경 컴퓨터는 테스트 목적용으로 사용된다. 신호 변경 컴퓨터는 특정 개발된 신호 변경 알고리즘을 가동하도록 구성된다. 테스트시에, 위치 기준 시스템으로부터의 하나 이상의 시리얼 라인 및/또는 측정 시스템의 다른 센서는 DP 컴퓨터 시스템으로부터 연결해제되고, 대신 신호 변경 컴퓨터에 연결된다. 각각의 언급된 신호 라인은 신호 변경 컴퓨터로부터 DP 컴퓨터 시스템까지 시리얼 라인에 의해 대체되고, DP 컴퓨터 시스템으로의 센서 신호 입력은 발생되는, 즉, 신호 변경 컴퓨터에서 변경된 신호이다.
신호 변경 컴퓨터는 신호 시뮬레이터가 아니다. 신호 변경 컴퓨터는 정상 작동에서 DP 컴퓨터 시스템으로 입력되는 하나 이상의 센서 신호를 수신한다. 신호 변경 컴퓨터는 신호 변경 컴퓨터에 입력되는 하나 이상의 센서 신호의 신호를 기초로 센서 신호에 대한 새로운 값을 테스트 목적을 위해 계산된다. 센서 신호에 대한 언급된 새로운 값은 신호 변경 컴퓨터로부터 DP 컴퓨터 시스템까지 시리얼 라인에 대해 DP 컴퓨터 시스템에 최소 내부 지연으로 전송된다.
DP 시스템은 그 후 다음과 같이 테스트될 수 있다.
1. DP 시스템의 DP 컴퓨터 시스템, 파워 시스템, 측정 시스템, 트러스트 시스템 및 작업자 스테이션은 그 정상 작동 모드에서 가동된다.
2. 신호 변경 컴퓨터는 측정 시스템으로부터 하나 이상의 센서 신호를 연속적으로 수신하고, 하나 이상의 센서 신호에 상응하는 하나 이상의 변경된 센서 신호를 발생시키고, 여기서 변경된 센서 신호는 센서 신호의 실제 값에 의존하는 알고리즘으로 신호 변경 컴퓨터에서 계산되고, 신호 변경 컴퓨터는 하나 이상의 변경된 센서 신호를 DP 컴퓨터 시스템으로 출력한다.
컴퓨터 네트워크를 사용한 본 발명의 바람직한 제2 실시예
본 발명은 센서(8)로부터 실제 측정 신호(7)를 수신하고 액츄에이터(16,17,18)로 제어 신호(13)를 출력하기 위해 구성된 해양 선박 제어 시스템(2)용 테스트 시스템으로 제시될 수 있다. 신호 변경 컴퓨터(80)는 하나 이상의 실제 측정 신호(7)를 수신하도록 연결되어 구성된다.
신호 변경 컴퓨터(80)는 실제 측정 신호(7)를 바람직하게 비교적 짧은 시간에 변경된 측정 신호(70)로 변경하도록 구성된다. 실제 측정 신호의 변경은 랜덤적인 것이 아니라 상기 실제 측정 신호의 실제 값을 기초로 발생한다. 예로서, 경도와 위도를 포함하고 두 개 이상의 GPS 신호 중 하나로부터의 위치 신호는 상수 또는 가변 벡터에 의해 변경될 수 있고, 상기 벡터는 길이와 방향를 갖고, 예로써, 75m 길이 및 NNE로의 30도 방향은 북쪽으로 75m cos30의 오차와 동쪽으로 75m sin30의 오차를 제공하면서 GPS 판독에 오프셋 오차를 표현한다. 신호 변경 컴퓨 터(80)는 하나 이상의 변경된 측정 신호(70)의 입력이 몇몇 또는 모든 실제 측정 신호(8) 입력을 대체하는 상술된 제어 시스템(2)에 변경된 측정 신호(70)를 송신하도록 구성된다.
- 상기 제어 시스템(2)은 하나 이상의 변경된 측정 신호(70)를 작동하고 영향받지 않은 실제 측정 신호(7)를 유지시키도록 구성된다.
본 발명의 목적은 상기 제어 시스템(2)의 테스트가 하나 이상의 센서(8)에서 발생하도록 가상되는 상기 변경된 측정 신호(70)에 의해 표현된 그러한 오차 상에서 기능할 수 있도록 하는 것이다. 서두의 실시예로서, 만약 시스템이 예컨대, 하나의 센서, 예로써, 제1 GPS 센서의 갑작스런 변경 또는 불안정한 판독과 유사한 센서, 예로써, 다른 GPS 센서의 가변적이지 않거나 안정적인 판독 사이에서 판별될 수 있는지를 이 테스트는 증명할 수 있다. 이 테스트는 또한 만약 이 시스템이 예로써, 발생하는 몇몇 에러에 의해 매우 비신뢰성이 있게 되는 매우 정확한 dGPS 신호와 같은 높은 우선권 위치 신호를 판별하여 예로써, 수중음향 트랜스폰더로부터 나오는 이와 달리 덜 정확하지만 테스트 신호에 대해 신뢰성이 있는 위치 신호에 우선권을 제동할 수 있다면 증명될 수 있다. 이러한 거동은 하나 또는 양쪽의 dGPS 시스템이 오기능을 하는 동안 트랜스폰더 시스템이 계속 기능하는 실제 상황에 바람직하다.
도면을 참조하여, 본 발명에 따른 테스트 시스템에서, 선박 제어 시스템(2)은 명령 신호 라인(11) 상에 명령 입력 장치(10)로부터 입력 명령 신호(9)를 수신하도록 구성된다. 더욱이, 테스트 시스템에서 센서(8)는 센서 신호 라인(12)을 사 용하여 상기 제어 시스템에 연결된다.
DP 시스템은 다음과 같이 고려된다.
a) DP 컴퓨터 시스템은 전형적으로 i) UDP 프로토콜을 가동하는 중복 또는 비중복 이더넷 네트워크, (ii) 중복 또는 비중복 필드버스 또는 CAN 버스 또는 (iii) 무선 신호 전송 프로토콜인 컴퓨터 네트워크를 가진 측정 시스템에 연결된다.
b) DP 컴퓨터 시스템은 컴퓨터 네트워크를 통해 액츄에이터에 연결된다.
본 발명의 제2 실시예에서, 외부 신호 변경 컴퓨터는 테스트 목적용으로 사용된다. 이 신호 변경 컴퓨터는 특정 개발된 신호 변경 알고리즘을 가동하도록 구성된다. 테스트 시, 신호 변경 컴퓨터는 컴퓨터 네트워크에 연결되고 DP 컴퓨터 시스템을 측정 시스템에 연결한다. 신호 변경 컴퓨터는 측정 시스템으로부터 하나 이상의 센서 신호를 입력하고 이러한 입력 센서 신호 및 컴퓨터 알고리즘에 기초로 하며, 신호 변경 컴퓨터는 상기 센서 신호를 위해 변경된 값을 계산하고, 신호 변경 컴퓨터는 컴퓨터 네트워크 상에 변경된 센서 신호를 출력하고, 변경된 신호는 그 목적으로 DP 컴퓨터를 갖는다.
테스트 목적을 위해, DP 컴퓨터 시스템의 입력은 DP 컴퓨터 시스템에 입력 신호의 리스트를 변경함으로써 변경될 수 있어서 DP 컴퓨터 시스템은 측정 시스템으로부터 전송된 상응하는 센서 신호 대신에 신호 변경 컴퓨터로부터 상기 변경된 센서 신호를 수신한다.
DP 시스템은 다음과 같이 테스트될 수 있다.
1. DP 시스템의 파워 시스템, 측정 시스템, 트러스트 시스템 및 작업자 스테이션은 그 정상 작동 모드에서 가동된다.
2. DP 컴퓨터 시스템은 측정 시스템으로부터 상응하는 센서 신호 대신에 신호 변경 컴퓨터로부터 하나 이상의 변경된 신호를 판독하도록 설정된다.
3. 신호 변경 컴퓨터는 컴퓨터 네트워크를 통해 측정 시스템으로부터 하나 이상의 센서 신호를 연속적으로 수신하고, 하나 이상의 센서 신호에 상응하는 하나 이상의 변경된 센서 신호를 발생시키고, 여기서 변경된 센서 신호는 상기 센서 신호의 실제 값에 의존하는 알고리즘으로 신호 변경 컴퓨터에서 계산되고, 신호 변경 컴퓨터는 컴퓨터 네트워크를 통해 하나 이상의 변경된 센서 신호를 DP 컴퓨터 시스템에 출력한다.
도면을 참조하여, 본 발명에 따른 테스트 시스템이 제어 신호(13)를 프로펠러(16), 트러스터(17) 및 방향키(18)와 같은 액츄에이터(16,17,18)로 출력하도록 구성된다.
더욱이, 신호 변경 컴퓨터(80)는 제어 시스템(2)이 실제 측정 신호(7)를 수신하는 상응하는 수신 시간과 비교해서 제어 시스템(2)이 변경된 측정 신호(70)의 상당한 지연을 경험하지 않도록 비교적 짧은 시간에 상기 실제 측정 신호(7)를 변경된 측정 신호(70)로 변경시키도록 구성된다.
본 발명에 따른 테스트 시스템인 제어 시스템(2)은 발전기 출력 전압(7pV), 발전기 출력 전류(7pA), 발전기 파워(7pP), 부분적 전체 발전기 파워(7pTf), 발전기 상태(7pS) 등과 같은 파워 신호를 감지하도록 파워 센서(8P)를 포함하는 파워 관리 시스템을 포함할 수 있다.
본 발명의 적용
위치 기준 시스템 테스트 구성
DP 시스템에서, 선박의 위치는 하나 이상의 위치 기준 시스템에서의 측정을 기초로 결정된다. 위치 기준 시스템은 (i) 선박에 고정된 기준점의 위치 또는 (ii) 선박의 항로를 출력한다. 위치 기준 시스템은 다음 중 하나일 수 있다.
a) 선박 진로를 측정하는 회전 나침반과 결합된 GPS 안테나의 위치를 측정하는 보정 GPS 시스템(differential GPS system; DGPS) 및 수직 라인의 방향을 확립시키는 수직 기준 유닛을 가진 DGPS 위치 기준 시스템. 갈릴레오와 같은 다른 위성 네비게이션 시스템 또는 지상계 네비게이션 시스템이 사용될 수 있다. 이러한 측정으로부터, DP 컴퓨터 시스템은 GPS 안테나와 수직의 측정된 진로와 측정된 위치에 대한 선박 기준점 사이의 거리에 대해 GPS 안테나의 위치를 조절함으로써 계산될 수 있는 선박 기준점의 위치를 계산할 수 있다.
b) 수중음향 측정 시스템이 선박 경로를 측정하는 회전 나침반과 결합된 수중음향 트랜스폰더의 위치를 제공하는 수중음향 위치 기준 시스템 및 수직 라인의 방향을 확정하는 수직 기준 유닛. 이러한 측정으로부터 DP 컴퓨터 시스템은 수직의 측정된 경로 및 측정된 방향에 대해 선박 기준점 및 수중음향 트랜스폰더 사이의 거리에 대해 수중음향 트랜스폰더의 위치를 조절함으로써 선박 기준점의 위치를 계산할 수 있다.
c) 타우트와이어(tautwire), 팬비임(fanbeam), DARPS, ARTEMIS, 회전 나침반 등
정확히 작동하는 위치 기준 시스템은 DP 시스템의 안전하고 효과적인 성능에 대해 중요하다. 이 때문에, 적어도 3개의 위치 기준 시스템을 사용하는 DP 시스템을 채용하는 것이 안전 작동에서 일반적인 방법이다. 하나의 전형적인 구성은 DGPS 위치 기준 시스템과 하나의 수중음향 위치 기준 시스템을 사용하는 것이다. 이에 대한 동기는 위치 기준 시스템 중 하나의 고장은 두 개의 나머지 위치 기준 시스템으로부터 정보를 사용함으로써 상쇄되거나 제거될 수 있는 것이 바람직하는 것이다. 몇몇 기록된 사건에서, 세 개의 위치 기준 시스템을 갖고도 하나의 기준 시스템이 고장할 때 DP 시스템이 정확한 위치를 확립할 수 없는 것이 발생할 수 있다는 것이 경험되었다. 이러한 배경으로, DP 시스템이 하나 이상의 위치 기준 시스템에서의 고장 또는 그의 오기능을 어떻게 및 어느 정도 취급하는 지 테스트 하는 것이 중요하다.
본 발명의 신호 변경 컴퓨터는 만약 고장이 위치 기준 시스템에 발생되면 DP 시스템 성능 테스트에서 새롭고 유용한 도구이다. 이러한 테스트는 본 발명의 바람직한 제1 실시예를 사용하여 다음과 같이 수행될 수 있다. 이 설명에서 DP 시스템은 두 개의 DGPS 시스템과 해저면 상에 트랜스폰더를 가진 하나의 수중음향 위치 기준 시스템을 갖는다고 가정되고, 각각의 세 개의 위치 기준 시스템 각각은 RS232 시리얼 라인을 가진 DP 컴퓨터 시스템에 연결된다.
1. DP 시스템의 DP 컴퓨터 시스템, 파워 시스템, 측정 시스템, 액츄에이터 시스템 및 작업자 스테이션은 그 정상 작동 모드에서 가동된다.
2. 바람직하게 각각의 세 개의 위치 기준 시스템의 RS232 시리얼 라인은 DP 컴퓨터 시스템으로부터 연결해제되고, 대신 신호 변경 컴퓨터에 연결된다. DP 컴퓨터 시스템에 연결된 RS232 라인은 RS232 시리얼 라인에 의해 신호 변경 컴퓨터로부터 DP 컴퓨터 시스템에 대체된다.
3. 세 개의 위치 기준 센서로부터의 위치 기준 신호는 신호 변경 컴퓨터에 입력된다. 각각의 위치 기준 신호는 선박의 점 위치, 경로 각도 및 수직 라인의 방향을 포함한다.
4. 신호 변경 컴퓨터는 소정의 고장 상황을 초래하는 변경된 위치 기준 신호를 계산하고 그 변경된 위치 기준 신호를 DP 컴퓨터 시스템에 전송한다.
5. 이 테스트에서 고장 상황에 대한 다른 상태 신호 및 출력에 의해 표현되는 DP 시스템의 성능은 DP 컴퓨터 시스템에 센서 신호 입력과 DP 컴퓨터 시스템으로부터 액츄에이터 신호 출력 및 가능한 상태 신호를 로그함으로써 기록된다.
어떻게 위치 기준 테스트가 수행되는 지를 더 설명하기 위해, 다음의 세 개의 예가 다음에 설명된다.
위치 기준 테스트1-감소된 GPS 신호 특성
위치 기준 테스트1은 신호 변경 컴퓨터가 GPS 위성 중 하나로부터 신호의 감소된 특성의 형태로 고장에 대한 DP 시스템의 성능을 테스트하는데 사용되는 테스트이다. 이는 만약 양쪽 GPS 수신기가 동일한 세트의 위성으로부터 신호를 수신하면 동일한 에러 위치가 발생될 수 있는 외부 에러이다. 이러한 고장 상황은 발생하는 것이 알려져 있고, 기록된 사건에서 이러한 고장은 DP 시스템이 구동 종료를 하게 하고, 구동 종료는 선박이 제어되지 않은 행동으로 그 할당된 위치로부터 벗어나 구동되도록 DP시스템이 트러스터를 사용하는 잠재적 안전 위협 사건이다. 고려시 DP 시스템은 두 개의 DGPS 위치 기준 시스템과 하나의 수중음향 위치 기준 시스템을 갖도록 가정된다.
상술된 바와 같이, 위치 기준 시스템은 DP 컴퓨터 시스템 대신에 신호 변경 컴퓨터에 연결되고, 신호 변경 컴퓨터는 변경된 위치 기준 신호를 DP 컴퓨터 시스템에 송신한다.
그 후, 테스트의 시기에 공지된 GPS 위성 구성과 결합된 두 개의 DGPS 위치 기준 시스템으로부터 측정된 안테나 위치를 기초로, 하나의 위성은 감소된 특성 GPS 신호로 이끄는 고장 조건과 같은 테스트 목적용으로 선택된다. 그 후, 측정된 GPS 안테나에서 무슨 변경이 상기 위성에 대해 감소된 특성 GPS 신호를 가진 두 개의 DGPS 위치 기준 시스템용으로 있는지 계산된다. 그 후 신호 변경 컴퓨터는 DGPS 위치 기준 시스템의 안테나 위치에서 상기 변화를 고려한 위치 기준 신호를 조절하고, 그 변경된 위치 기준 신호를 DP 컴퓨터 시스템에 송신한다. 이러한 방식으로, DP 시스템이 부정확한 GPS 위성 신호를 어떻게 취급하는지 취급된다.
위치 기준 테스트2-미리결정된 위치 변경 비율 신호 판별
제어 이론의 교과서를 기초로 한 확립된 방법은 센서 신호에서 변화 비율을 모니터하고, 그 후 만약 센서 신호에서의 변화가 물리적으로 구현될 수 있는 것보다 크면 센서 신호를 무효로 폐기하는 것이다. 이 방법은 위치 기준 시스템에서 실폐를 제거하도록 DP 시스템에 사용된다. 기록된 사건에서, DP 시스템에서 두 개의 DGPS 위치 기준 시스템은 GPS 위성 신호의 에러로 인해 75미터의 측정된 위치에서 일시적 변화를 보였다. 명확하게, 선박은 그 위치에서 75미터 만큼 일시적으로 변화할 수 없고, 이 때문에 두 개의 DGPS 위치 기준으로부터의 신호는 DGPS 시스템에 의해 무효인 것으로 적절하게 폐기되었다.
그러나, 이 방법은 문제가 있는 것으로 판명된다. 앙골라 해상에서의 다른 기록된 사건에서, 일련의 큰 파도로부터의 갑작스런 충격은 그 초기 위치로부터 선박을 매우 빠르게 25미터 멀어지게 이동시켰다. 이 DGPS 위치 기준 시스템은 정확하게 운동에서의 빠른 변화를 기록하지만, DP 시스템은 위치에서의 변화 비율이 DP 시스템이 허용하도록 설정된 한계값보다 더 크기 때문에 완전한 음향 DGPS 위치 기준 신호를 폐기하였다. 이 결과 때문에, 선박은 모든 위치 기준 시스템이 DP 시스템에 의해 작동되지 않고 남겨졌다.
DP 시스템이 이러한 상황을 어떻게 취급하는 지 테스트하기 위해, 본 발명의 신호 변경 컴퓨터를 사용하는 것을 제안한다. 위치 기준 신호는 상술된 바와 같이 DP 컴퓨터 시스템에 입력되는 대신에 신호 변경 컴퓨터에 입력된다. 위치 기준 신호는 선박 기준점의 위치를 계산하는데 사용된다. 신호 변경 컴퓨터는 그 후 일련의 큰 파도의 갑작스런 충격으로부터 가해지는 운동에 상응할 수 있는 몇몇 미리 특정된 빠른 운동에 상응하는 선박 기준점에 위치 증분을 더한다. 신호 변경 컴퓨터는 위치 기준 신호를 연속적으로 변경함으로써 이러한 신호는 선박 기준점의 변경된 이동에 상응한다. 이러한 변경된 위치 기준 신호는 DP 제어 시스템에 연속적으로 송신되고, DP 시스템이 위치 기준 시스템을 폐기하지 않고 소정의 파도 발생을 취급할 수 있는 지가 관찰될 수 있다.
위치 기준 테스트3-수중음향 에러
수중음향 위치 기준 시스템은 DP 시스템에서 DGPS 위치 기준 시스템과 결합하여 사용된다. 수중음향 위치 기준 시스템의 성능은 만약 DGPS 위치 기준 시스템에 문제가 있다면 특히 중요하다.
DP 작업에서 수중음향 위치 기준 시스템에 대한 기록된 실폐 상황은 신호 변경 컴퓨터를 사용하여 제어 시스템을 테스트하기 위해 효율적으로 사용될 수 있다. 이를 하기 위해, 수중음향 위치 기준 신호는 신호 변경 컴퓨터에 입력된다. 그 후 이러한 신호는 다음의 테스트가 수행되는 신호 변경 컴퓨터에서 계산될 때 변경된다.
a) 수중음향 위치 기준 신호 상의 변화를 변경하는 노이즈 효과는 수중음향 위치 기준으로부터의 위치 신호에 노이즈 신호를 더하고 그 변경된 신호를 DP 컴퓨터 시스템에 송신함으로써 연구된다. 이 테스트는 노이즈 신호를 DGPS 위치 기준 신호에 더함으로써 수중음향 및 DGPS 위치 기준 시스템 모두에 노이즈의 결합된 효과를 연구하는 것에 더 확대될 수 있다.
b) 수중음향 신호의 반사, 해저면 상의 트랜스폰더 사이의 열악한 통신 또는 트랜스폰더 고장 또는 트랜스폰더 정전으로 인한 음향 통신의 DP 시스템 상의 효과는 수중음향 신호 전송의 수학적 모델 및 위치 신호에서의 결과적인 변화를 사용하여 수중음향 위치 기준 신호를 변경함으로써 테스트될 수 있다.
c) 음향 데이터의 감소된 샘플 속도의 효과는 샘플 속도가 예로서, 1Hz에서 0.5Hz까지 감소되도록 수중음향 위치 기준으로부터 신호를 변경함으로써 테스트된다.
위치 기준 테스트4-수직 기준 에러
수직 기준 유닛이 선박 기준점의 위치를 계산하기 위해 위치 기준 신호에 입력으로 DP 시스템에 사용된다. 수직 기준 유닛에서의 고장은 선박 기준점의 위치의 계산에 잘못된 값을 제공하고, 만약 수직 기준 유닛에서의 에러가 90도 이상이면, 그 후 그 계산은 계산의 시행에 따르는 알고리즘의 제로(0)에 의해 가능한 분할로 인해 파손될 수도 있다.
위치 기준 시스템에서 고장의 효과는 수직 기준 유닛 측정에서 이러한 에러에 제어 시스템의 공차를 테스트하도록 DP 컴퓨터 시스템에 변경된 신호를 송신하고 신호 변경 컴퓨터에 수직 기준 시스템 신호를 변경함으로써 행해진다.
바람 센서 테스트
DP 시스템은 보통 선박에 작용하는 바람의 속도를 측정하는 하나 이상의 바람 센서를 구비한다. 선박 공학의 교과서에 공지된 기술에 따르면, 바람으로 인한 선박에 미치는 힘과 토오크를 계산하는 것이 가능하다. 그 후, 바람이 강할 때 DP 시스템에서 향상된 정확성을 달성하도록 DP 컴퓨터의 알고리즘에서 이러한 계산을 사용할 수 있다. 바람 센서가 결점이 있을 수 있거나, 또는 헬리콥터가 바람 센서에 근접하여 맴돌기 때문에 부정확한 값을 보일수 있다고 알려져 있다.
어떻게 DP 시스템이 바람 센서 중 하나의 고장을 취급하는 지 테스트하기 위해, 센서 변경 컴퓨터가 다음과 같이 사용될 수 있다. 아날로그 신호 라인 또는 디지털 RS232 시리얼 라인일 수 있는 바람 센서 신호 라인은 DP 컴퓨터 시스템으로부터 연결해제되고, 그 신호는 대신 신호 변경 컴퓨터에 연결된다. 바람 센서 신 호 라인은 DP 컴퓨터 시스템에 연결된 동일한 형태의 다른 신호 라인에 의해 대체되고, 이 신호 라인은 신호 변경 컴퓨터로부터 DP 컴퓨터 시스템에 변경된 바람 센서 신호를 전송한다. 그 후, 신호 변경 컴퓨터는 다음의 대체예 중 하나에 따라 바람 센서 신호를 변경한다.
* 한정된 시간 간격에 대해 높은 노이즈 변화를 가진 신호를 추가
* 한정된 시간 간격에 대해 변경된 신호가 센서 신호로부터 발산하도록 드리프트 신호를 추가
* 한정된 시간 간격에 대해 일정한 신호 바이어스를 추가
* 한정된 시간 간격에 대해 변경된 신호가 일정값이 되도록 신호 동결을 적용
변경된 바람 센서 신호는 바람 센서 신호 대신에 DP 컴퓨터 시스템에 송신된다.
파워 관리 시스템의 블랙아웃 방지 테스트
디젤 전기 시스템에 의해 구동되는 트러스터 및 프로펠러는 선박 및 유동 오릴 설비에 광범위하게 사용된다. 이러한 시스템에서, 디젤 엔진은 선박의 전류 시스템에 전류을 공급하는 전기 발전기를 구동시키는데 사용된다. 트러스터 및 프로펠러는 전류 시스템으로부터 전류공급되는 전기 모터에 의해 구동된다. 더욱이, 전력 시스템은 크래인, 상승 보강기, 드릴링, 냉동기 및 공조와 같은 선박의 다른 기능을 구동하는 데 사용된다. 이 형태의 시스템에서 잘 알려진 문제는 만약 선박의 다른 기능에 의해 사용되는 전류이 높으면 트러스트 및 프로펠러에 이용가능한 전류이 DP 시스템에 의해 명령되는 트러스트를 달성하는데 요구되는 것과 비교해서 불충분할 수 있다는 것이다. 작업자가 이용가능한 파워를 초과하는 전류 소비에 상응하는 트러스트를 요구하는 수동으로 제어되는 선박의 경우에 동일하다. 이용가능한 전력이 불충분한 경우, 파워 시스템에 집적된 제어 시스템인 파워 관리 시스템은 전류을 소비하는 상이한 시스템에 기여되는 전류을 감소시키고, 이는 이러한 소비제를 차단할 수 있다.
만약 추진체용으로 이용가능한 파워의 부족이 파워 관리 시스템에 의해 적절하게 취급되지 않으면, 선박이 하나 이상의 스위치보드와 파워 버스가 차단되는 부분적인 파워 정전을 경험할 위험이 있고, 심지어 선박이 선박의 전류의 완전한 손실이 있는 블랙아웃을 갖는 것을 발생할 수도 있고, 이는 선박의 사고 및 손실로 야기할 수 있는 상황이다.
상술된 배경으로, 파워 관리 시스템의 기능은 선박의 모든 설치된 유닛과 결합하여 특히 DP 시스템과 결합하여 넓게 테스트되는 것이 중요하다고 이해된다.
a) 전기 발전기에 의해 이송되는 파워를 나타내는 신호가 정상 작업 하에 DP 컴퓨터 시스템으로 송신되는 DP 시스템을 가진 선박을 고려하고, 그 DP 시스템은 만약 선박의 다른 기능품에 의해 소모되는 전류이 높으면 트러스터의 파워 소모를 적절히 감소시키도록 설계된다. 그 변경된 신호가 발전기로부터 선박의 다른 기능품까지의 파워가 예로써, 이용가능한 파워의 90%인 것을 나타내도록 발전기로부터 DP 시스템까지 신호를 나타내는 파워가 신호 변경 컴퓨터에 의해 변경되는 것을 제외하고 DP 시스템의 파워 감소 기능은 바다에서 정상 작동으로 DP 시스템으로 테스트될 수 있다. DP 시스템이 이러한 상황을 만족스럽게 취급할 수 있는지가 테스트될 수 있다.
b) 전기 발전기에 의해 이송되는 파워를 나타내는 신호가 정상 작업 하에 DP 컴퓨터 시스템이 아니라 파워 관리 시스템으로 송신되는 DP 시스템을 가진 다른 선박을 고려하고, DP 시스템이 아닌 파워 관리 시스템은 만약 선박의 다른 기능품에 의해 소모되는 전류이 높으면 트러스터의 파워 소모를 적절히 감소시키도록 설계된다. 그 변경된 신호가 발전기로부터 선박의 다른 기능품까지의 파워가 전체 파워 용량 근처, 예로써, 이용가능한 파워의 90%인 것을 나타내도록 발전기로부터 파워 관리 시스템까지의 신호를 나타내는 파워가 신호 변경 컴퓨터에 의해 변경되는 것을 제외하고 파워 관리 시스템의 파워 감소 기능은 바다에서 정상 작동으로 DP 시스템으로 테스트될 수 있다. 파워 관리 시스템이 DP 시스템과 결합되어 이러한 상황을 만족스럽게 취급할 수 있는지가 테스트될 수 있다.
추진체 시스템 테스트
추진체 시스템은 DP 선박에서 중요한 인자이다. 트러스터의 제어 시스템, 파워 관리 시스템 및 DP 시스템 사이의 상호작용은 문제를 야기할 수 있고, 이러한 시스템을 결합하여 테스트하는 것이 중요하다. 이러한 연결에서 추진체 시스템은 프로펠러, 전기 트러스터 모터 구동 프로펠러, 프로펠러 블레이드의 피치를 제어하는 구동기, 방위 트러스트의 경우 방위각을 제어하는 구동기, 및 프로펠러의 샤프트 속도와 샤프트 파워를 측정하고 명령된 샤프트 파워의 샤프트 속도를 달성하도록 트러스터 모터를 제어하는 트러스터 제어 시스템을 포함한다.
추진체 시스템 테스트에서 하나 이상의 트러스터 핏치 신호, RPM 또는 파워 신호 피드백 신호 또는 트러스터 상태 신호에서 에러가 있을 때 그 시스템을 테스트하는 것에 관심이 있다. 이는 하나 이상의 트러스터 신호가 신호 변경 컴퓨터에 의해 변경되는 것을 제외하고 그 정상 작동에서 그 시스템을 가동시킴으로써 행해진다.
Claims (16)
- 센서(8)로부터 실제 측정 신호(7)를 수신하고 액츄에이터(16,17,18)로 제어 신호(13)를 출력하기 위해 구성된 해양 선박(0)의 제어 시스템(2)용 테스트 시스템에 있어서,신호 변경 컴퓨터(80)는 하나 이상의 상기 실제 측정 신호(7)를 수신하도록 연결되어 구성되고,상기 신호 변경 컴퓨터(80)는 상기 실제 측정 신호(7)를 상기 실제 측정 신호의 실제 값들에 기초하여 변경된 측정 신호(70)로 변경하도록 구성되고,상기 신호 변경 컴퓨터(80)는 상기 변경된 측정 신호(70)를 상기 제어 시스템(2)으로 송신하도록 구성되고, 상기 하나 이상의 변경된 측정 신호(70)의 입력은 일부 또는 모든 상기 실제 측정 신호(7)의 입력을 대체하고,상기 제어 시스템(2)은 하나 이상의 변경된 측정 신호(70)에 따라 작동하며 변경되지 않은 실제 측정 신호(7)를 유지하도록 구성되고,하나 이상의 센서(8)에서 발생할 것으로 가정되는 상기 변경된 측정 신호(70)에 의해 나타난 에러에 대해 상기 제어 시스템(2) 기능의 테스트를 가능하게 하도록 하는 것을 특징으로 하는 테스트 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 선박 제어 시스템(2)은 명령 신호 라인(11) 상에 명령 입력 장치(10)로부터의 입력 명령 신호(9)를 수신하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 테스트 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 센서(8)는 센서 신호 라인(12)을 사용하여 상기 제어 시스템에 연결되는 것을 특징으로 하는 테스트 시스템.
- 제3항에 있어서, 상기 센서 신호 라인(12)은 아날로그 라인, 시리얼 라인, 또는 디지털 이더넷 라인, 필드버스 또는 CAN 버스, 또는 로컬 무선 통신 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 테스트 시스템.
- 제1항에 있어서, 프로펠러(16), 트러스터(17) 및 방향키(18)와 같은 상기 액츄에이터(16,17,18)에 제어 신호(13)를 출력하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 테스트 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 신호 변경 컴퓨터(80)는 상기 제어 시스템(2)이 상기 실제 측정 신호(7)를 수신하는 상응하는 수신 시간과 비교해서 상기 변경된 측정 신호(70)의 상당한 지연을 겪지 않도록 상기 실제 측정 신호(7)를 비교적 짧은 시간에 변경된 측정 신호(70)로 변경하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 테스트 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 제어 시스템(2)은 발전기 출력 전압(7pV), 발전기 출 력 전류(7pA), 발전기 파워(7pP), 부분적 전체 발전기 파워(7pTf), 발전기 상태(7pS) 등과 같은 파워 신호를 감지하는 파워 센서(8P)를 구비한 파워 관리 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 테스트 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 선박 제어 시스템(2)은 명령 신호 라인(11) 상의 명령 입력 장치(10)로부터 입력 명령 신호(9)를 수신하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 테스트 시스템.
- 센서(8)로부터 실제 측정 신호(7)를 수신하고 액츄에이터(16,17,18)로 제어 신호(13)를 제공하는 해양 선박(0) 제어 시스템(2)을 테스트하기 위한 방법에 있어서,신호 변경 컴퓨터(80)를 연결하고 하나 이상의 상기 실제 측정 신호(7)를 수신하고,상기 신호 변경 컴퓨터(80)는 상기 실제 측정 신호(7)를 상기 실제 측정 신호(7)의 실제 값들에 기초하여 변경된 측정 신호(70)로 변경하고,상기 신호 변경 컴퓨터(80)는 상기 변경된 측정 신호(70)를 상기 제어 시스템(2)으로 송신하고, 상기 하나 이상의 변경된 측정 신호(70)의 입력은 일부 또는 모든 상기 실제 측정 신호(7)의 입력을 대체하고,상기 제어 시스템(2)은 하나 이상의 변경된 측정 신호(70)에 따라 작동하며 변경되지 않은 실제 측정 신호(7)를 유지하고,제어 시스템(2)이 하나 이상의 센서(8)에서 발생할 것으로 가정되는 상기 변경된 측정 신호(70)에 의해 나타난 에러에 대해 원하는 방식으로 작동하는지 테스트하기 위한 것을 특징으로 하는 제어 시스템을 테스트하기 위한 방법.
- 제8항에 있어서, 상기 제어 시스템은 프로펠러(16), 트러스터(17) 및 방향키(18)와 같은 상기 액츄에이터(16,17,18)에 제어 신호(13)를 송신하는 것을 특징으로 하는 테스트 시스템.
- 제9항에 있어서, 상기 신호 변경 컴퓨터(80)는, 상기 제어 시스템(2)이 상기 실제 측정 신호(7)를 수신하는 상응하는 수신 시간과 비교해서 상기 변경된 측정 신호(70)의 상당한 지연을 겪지 않도록, 상기 실제 측정 신호(7)를 비교적 짧은 시간에 변경된 측정 신호(70)로 변경하는 것을 특징으로 하는 제어 시스템을 테스트하기 위한 방법.
- 제9항에 있어서, 상기 신호 변경 컴퓨터(80)는 하나 이상의 상기 실제 측정 신호(7)를 상기 하나 이상의 실제 측정 신호(7)에 의존하는 하나 이상의 변경된 측정 신호(70)로 변경하고, 상기 변경된 측정 신호(70)는 상기 측정 신호(7)의 하나 이상의 실제값의 함수이고, 상기 함수는 상기 실제 측정 신호(7)에 상수 또는 가변값을 더하고, 상기 실제 측정 신호(7)에 상수 또는 가변값을 곱하거나 또는 상기 실제 측정 신호(7)를 변경하도록 상기 실제 측정 신호에 의존하는 선형 함수를 사 용하는 것을 특징으로 하는 제어 시스템을 테스트하기 위한 방법.
- 제9항에 있어서, 하나 이상의 상기 센서(8)를 하나 이상의 센서 신호 라인(12)을 사용하는 상기 제어 시스템에 연결하고, 상기 하나 이상의 실제 센서 신호(8)를 수신하도록 상기 센서 신호 라인(12) 상에 상기 센서 시뮬레이터(80)를 연결하고, 상기 센서 시뮬레이터(80)의 하나 이상의 실제 센서 신호를 상기 하나 이상의 변경된 센서 신호(70)로 변경하고, 상기 센서 신호 라인(12)을 따라 상기 하나 이상의 변경된 센서 신호(70)를 상기 센서 시뮬레이터(80)로부터 상기 제어 시스템(2)까지 송신하는 것을 특징으로 하는 제어 시스템을 테스트하기 위한 방법.
- 제13항에 있어서, 상기 센서 신호 라인(12)을 위한 하나 이상의 시리얼 라인을 사용하는 것을 특징으로 하는 제어 시스템을 테스트하기 위한 방법.
- 제9항에 있어서, UDP 프로토콜 상의 중복 또는 비중복 이더넷 네트워크, 필드버스 또는 CAN 버스, 또는 무선 신호 전송 시스템과 같은 하나 이상의 컴퓨터 네트워크 버스 라인을 사용하는 것을 특징으로 하는 제어 시스템을 테스트하기 위한 방법.
- 제9항에 있어서, 하나 이상의 이더넷 통신 라인, 필드버스 또는 CAN 버스 또 는 로컬 무선 통신 시스템을 사용하는 것을 특징으로 하는 제어 시스템을 테스트하기 위한 방법.
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