KR101343068B1 - 레이저 측정 장치를 이용한 선박 접안 유도 시스템 및 선박 접안 유도 방법 - Google Patents

레이저 측정 장치를 이용한 선박 접안 유도 시스템 및 선박 접안 유도 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 레이저 측정 장치를 이용하여 선박을 안전하게 부두에 접안시킬 수 있는 선박 접안 유도 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 선박 접안 유도 시스템은 접안 타겟 선박까지의 거리를 측정하기 위해 선박이 접안되는 접안 영역에 틸팅 가능하게 설치되는 2개의 레이저 측정 장치; 상기 레이저 측정 장치로부터 접안 타겟 선박에 대한 유효 각도와 유효 거리데이터를 유선 또는 무선 네트워크를 통해 수신받고 수신된 유효 각도와 유효 거리를 기반으로 선박의 비틀림 각도, 선박의 접안 속도 및 선박의 접안 거리를 계산하기 위한 제어 시스템; 상기 제어 시스템에서 계산된 선박의 비틀림 각도, 선박의 접안 속도 및 선박의 접안 거리를 유선 또는 무선 네트워크를 통해 수신하여 표시하기 위한 대형 디스플레이 화면;을 포함하고, 상기 레이저 측정 장치는 레이저 측정 장치의 틸트 업 및 틸트 다운을 통해 접안 타겟 선박의 입수면 지점에 대응하는 레이저 측정 장치의 유효 각도 및 선박까지의 유효 거리를 측정한다.

Description

레이저 측정 장치를 이용한 선박 접안 유도 시스템 및 선박 접안 유도 방법{A SHIP DOCKING GUIDE SYSTEM USING LASER MEASUREMENT DEVICE AND A METHOD THEREOF}
본 발명은 선박 접안 유도 시스템 및 선박 접안 유도 방법에 관한 것으로 구체적으로는 레이저 센서(레이저 측정 장치)를 이용하여 선박을 안전하게 부두에 접안시킬 수 있는 선박 접안 유도 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
도 9를 참조하면, 통상적으로 대형 선박(30)을 부두(20)에 접안하기 위해서는 예인선(80)과 도선사의 도움을 받아 선박의 선단부, 후단부, 측면부를 예인선(80)이 끌거나 밀어 선박을 부두에 접안시키는데, 이때 도선사는 부두에 설치된 센서 장치로부터 선박과 부두와의 거리, 접근 속도, 선박의 각도와 같은 필요한 정보를 수신하고 취합하여 선박을 부두에 접안하도록 한다.
일반적으로 선박의 거리를 측정하는 센서장치의 종류는 음파, 전파, 레이저를 이용하는 것으로 크게 3가지로 구별되며, 이를 이용하여 선박의 접근 속도 및 거리를 측정한다.
먼저, 음파를 이용한 선박의 접안 거리 및 속도 감지 장치는 음파를 이용하여(소나) 부두 끝단의 수중에 설치하여 사용한다. 하지만, 해조류 및 조개류의 서식으로 인한 성능저하로 정기적인 청소가 필수적이며, 어류 등에 의한 간섭 현상이 발생하며, 측정 거리가 짧고 정확도가 낮다는 문제점이 있다.
다음으로, 레이더를 이용한 선박의 접안 거리 및 속도 감지는 전파를 이용하여 선박 위치 및 방위를 측정하는 것으로, 선박의 크기에 관계없이 사용할 수 있는 장점이 있으나, 장비의 가격이 고가이고, 유지보수가 쉽지않다는 문제점이 있다.
마지막으로 레이저를 이용한 선박의 접안 거리 및 속도 감지는 레이저의 직진성을 이용한 장치로서, 조사된 레이저 빔이 선박에 반사되어 돌아오는 시간을 측정함으로써 거리를 계산하며, 상기 음파나 전파를 이용한 장치에 비해 그 정확도가 높아 현재 가장 널리 이용되고 있으며, 그 설치 방법에 따라 다시 고정식과 부동식으로 나눌 수 있다.
레이저를 이용한 선박 접안 유도 장치와 관련해서, 도 10의 (a) 및 (b)는 종래 선박 접안 유도 장치에 사용되는 센서의 일례를 나타낸 도면이다. 그림 10의 (a)에 도시된 바와 같이, 레이저를 이용한 고정식 감지 장치는 부두(20) 끝단에 레이저 거리 센서(10)를 설치하여, 접근하는 선박(30)의 접근 속도와 거리를 검출하도록 구성된다. 하지만, 이러한 검출은 조수간만의 차가 5m 이하인 경우 또는 30000t 이상의 대형 선박에 적당하며, 레이저의 직진성으로 인하여 30000t 이상이라도 조수간만의 차가 5m 이상인 경우에는 선박의 검출이 어렵고, 부두(20)의 높이 보다 낮은 중·소형 선박의 검출은 불가능하다는 단점이 있었다.
이런 단점을 보안하기 위해 도 10의 (b)에서 보이는 것과 같이, 레이저를 이용한 부동식 감지 장치는 부두(20) 끝단에 센서 레일을 설치하여 해수면에 따라 레이저 거리 센서(10)의 높이가 자동 조절되도록 하여, 접근하는 선박(30)의 접근 속도와 거리를 검출되도록 한다. 다양한 크기의 선박에 대하여 검출 가능한 장점이 있으나, 조수 간만의 차이로 인해 센서 레일에 해조류 및 조개류의 서식으로 인해 센서의 이동이 불가능하게 되는 문제점이 있었고 레인과 같은 부가적인 구성요소를 설치하여 제작 비용이 비싼 단점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 발명으로 종래의 레이저 접안 유도 장치에 비교하여 저렴하면서 부두의 높이와 관계없이 소형 또는 대형의 선박 모두를 검출할 수 있는 선박 접안 유도 장치 및 그 유도 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 제1 실시예에 따르면 레이저 측정 장치를 이용한 선박 접안 유도 시스템이 제공되고, 이 시스템은,
접안 타겟 선박까지의 거리를 측정하기 위해 선박이 접안되는 접안 영역에 틸팅가능하게 설치되는 2개의 레이저 측정 장치;
상기 레이저 측정 장치로부터 접안 타겟 선박에 대한 유효 각도와 유효 거리데이터를 유선 또는 무선 네트워크를 통해 수신받고 수신된 유효 각도와 유효 거리를 기반으로 선박의 비틀림 각도, 선박의 접안 속도 및 선박의 접안 거리를 계산하기 위한 제어 시스템;
상기 제어 시스템에서 계산된 선박의 비틀림 각도, 선박의 접안 속도 및 선박의 접안 거리를 유선 또는 무선 네트워크를 통해 수신하여 표시하기 위한 디스플레이 화면;을 포함하고,
레이저 측정 장치는 레이저 측정 장치의 틸트 업 및 틸트 다운을 통해 접안 타겟 선박의 입수면 지점에 대응하는 레이저 측정 장치의 유효 각도 및 선박까지의 유효 거리를 측정하도록 구성된다.
상기 레이저 측정 장치의 틸트 업 및 틸트 다운 동작은 접안 타겟 선박의 입수면 지점을 발견하기 위한 스캐닝 모드와 발견된 입수면 지점을 유지하여 입수면 지점에 대응하는 유효 각도와 유효 거리 데이터를 송신하기 위한 트래킹 모드에 기반하여 동작하며, 스캐닝 모드는, 틸팅 가능한 레이저 측정 장치를 상한 각도까지 이동시키고, 레이저 측정 장치를 상한 각도로부터 하한 각도로 스캐닝하는 틸트 다운 스캐닝을 수행하고, 레이저 측정 장치의 틸트 다운 스캐닝 중 값이 검출되면 선박 입수면을 찾기 위해 값이 검출되지 않을 때까지 레이저 측정 장치의 틸트 다운 스캐닝을 하한 각도를 향해 수행하고, 틸트 다운 스캐닝 도중 값이 일정 각도 이상 검출되지 않으면 레이저 측정 장치를 다시 틸트 업한 후 재스캐닝하여 값이 검출되는 지점을 검출하고 검출된 지점을 입수면 지점으로 판단하여 입수면에 대응하는 레이저 측정 장치의 틸팅 각도 및 거리 데이터를 수집한다.
또한 본 발명의 제2 실시예에 따르면 틸팅가능한 레이저 측정 장치를 이용한 선박의 접안 유도 방법이 제공되고, 이 방법은, 레이저 측정 장치를 상한 각도에서 하한 각도로 틸팅하면서 선박의 입수면 지점을 발견하기 위한 스캐닝 모드를 수행하는 단계; 및 스캐닝 모드를 통해 발견된 입수면 지점을 유지하면서 입수면 지점에 대응하는 유효 각도와 유효 거리 데이터를 송신하기 위한 트래킹 모드를 수행하는 단계를 포함한다.
스캐닝 모드는, 틸팅 가능한 레이저 측정 장치를 상한 각도까지 이동시키는 단계; 레이저 측정 장치를 상한 각도로부터 하한 각도로 스캐닝하는 틸트 다운 스캐닝을 수행하는 단계; 레이저 측정 장치의 틸트 다운 스캐닝 중 값이 검출되면 선박 입수면을 찾기 위해 값이 검출되지 않을 때까지 레이저 측정 장치를 하한 각도를 향해 틸트 다운 스캐닝하는 단계; 틸트 다운 스캐닝 도중 값이 일정 각도 이상 검출되지 않으면 레이저 측정 장치를 틸트 업 스캐닝하여 값이 검출되는 지점을 검출하고 검출된 지점을 입수면 지점으로 판단하여 입수면에 대응하는 레이저 측정 장치의 틸팅 각도 및 거리 데이터를 수집하는 단계를 포함한다.
이러한 본 발명에 따르면 종래의 레이저 접안 유도 장치에 비해 저렴하면서도 부두의 높이와 관계없이 소형 또는 대형의 선박 모두를 검출할 수 있는 선박 접안 유도 장치 및 그 유도 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 선박 접안 유도 시스템을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 선박 접안 유도 시스템에 사용되는 레이저 측정 장치를 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 부두의 접안 영역에 설치된 레이저 측정 장치의 설치예를 개략적으로 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 선박 접안 유도 방법을 개략적으로 도시한 흐름도.
도 5는 본 발명에 따른 선박 접안 유도 방법에서 최적 각도를 설명하기 위한 도면.
도 6은 도 4에서의 스캐닝 모드의 동작 흐름을 보다 구체적으로 도시한 흐름도.
도 7은 도 4에서의 트래킹 모드의 동작 흐름을 보다 구체적으로 도시한 흐름도.
도 8은 제어 시스템의 GUI 화면 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 9는 선박의 접안시 복수의 예인선을 이용하여 접안 타겟 선박을 유도하는 것을 설명하기 위한 도면.
도 10은 종래 선박 접안 유도 시스템에 사용되는 레이저 측정 장치의 예를 도시한 도면.
도 1은 본 발명에 따른 선박 접안 유도 시스템(1000)을 개략적으로 도시한 도면이다. 본 발명에 따른 선박 접안 유도 시스템(1000)은 부두에 접안하고자 하는 선박(300), 레이저 측정 장치(100)가 설치되어 있는 부두, 레이저 측정 장치(100)로부터 측정 신호를 수신하고 측정된 신호로부터 선박의 속도/거리/각도 정보를 계산하기 위해 부두의 관측실(400) 등에 설치된 제어 시스템(410), 계산된 선박의 속도/거리/각도 정보를 표시하기 위한 대형 표시 장치(Large Digit Display)를 포함한다.
선박(300)은 제어 시스템(410)으로부터의 계산된 정보에 기반하여 도선사의 안내를 받아 복수의 예인선(800)에 의해 밀고 당겨져서 부두(200)에 접안하도록 구성된다.
본 발명에 따른 선박 접안 유도 시스템(1000)에서 부두에 설치된 레이저 측정 장치(100)가 본 발명에 따른 접안 유도 방법(후술하여 설명하도록 함)에 의해 선박까지의 거리를 측정하여 제어 시스템(410)으로 송신하면, 제어 시스템(410)은 수신된 측정값에 기반하여 부두(200)로부터 선박(300)의 접안 대상면까지의 거리와, 선박의 접근 속도와, 선박의 접근 각도를 계산하고, 수집된 정보에 기반하여 관측실(400)의 관측자에게 그래픽 유저 인터페이스(420)를 이용하여 계산된 선박까지의 거리, 접근 속도, 접근 각도(이하 선박 접안 정보)를 제시하는 동시에 부두에 설치된 대형 디스플레이 패널(430)에도 동일한 선박 접안 정보를 제공하도록 구성된다.
또한 제어 시스템(410)과, 선박(300)과, 예인선(800)이 무선 네트워크 환경에 접속될 수 있는 경우 더 효율적인 선박 접안을 위해 전술한 선박 접안 정보를, 도 1에 점선으로 도시한 바와 같이 상기 선박(300) 및 예인선(800)에 설치된 PDA, 노트북 또는 스마트패드와 같은 모바일 인터페이스 디바이스(MID,Mobile Internet Device)에 제공하도록 구성될 수도 있다. 이러한 구성에 따르면 도선사는 선박(300)과 대형 디스플레이 패널(430)의 위치 관계 또는 부두측과의 별도의 무선 통신과 관계없이 선박의 접안 진행 상태를 확인할 수 있고, 또한 예인선(800) 역시 대형 디스플레이 패널(430)에 의존하지 않고 전체적인 선박의 접안 유도 상황을 파악할 수 있기 때문에 보다 효율적으로 선박 접안 작업이 이루어질 수 있다.
또한 본 발명에 따른 선박 접안 유도 시스템(1000)은 부두(200)에 설치되는 알람 및 경보 장치(440)를 더 포함한다. 이 알람 및 경보 장치(440)는 선박의 접안 작업시 선박이 부두로부터 50m 이내에 접근한 경우 접근 속도로서 규정된 속도, 예를 들면 초당 5~10cm의 접근 속도를 초과하여 접근한 경우 또는 선박의 접근 각도가 미리 정해진 각도 범위 이상으로 비틀어진 경우 제어 시스템(410)으로부터 알람 정보에 기반하여 싸이렌 소리 또는 조명의 점등과 같은 동작은 수행한다. 또한 전술한 바와 같이 상기 선박 접안 유도 시스템(1000)이 무선 네트워크 환경을 지원하는 경우 제어 시스템(410)으로부터의 알람 정보는 무선 네트워크 환경에 접속된 PDA, 노트북 또는 스마트패드와 같은 모바일 인터페이스 디바이스(MID) 장치로 전달될 수도 있다.
다음은 선박(300)과 부두 접안 영역(210)의 거리에 따른 선박의 접안 유도 속도를 개략적으로 도시한 표이고 알람 정보의 생성은 하기의 표를 기준하여 접근 속도 범위를 초과한 경우 생성되는 것이 바람직하다.
Figure 112012085634159-pat00001
다음으로 부두측에 설치되는 레이저 측정 장치(100)에 대해 설명한다. 도 2는 본 발명에 따른 레이저 측정 장치(100)를 개략적으로 도시한 도면으로서 도 2의 (a)는 레이저 측정 장치(100)의 측면도를 나타내고 도 2의 (b)는 레이저 측정 장치(100) 후면도를 도시한 도면이다.
도 2의 (a)에 도시한 바와 같이 레이저 측정 장치(100)는 레이저 센서부(110), 모터부(140) 및 모터 구동부(130)를 포함하여 이루어진다. 모터부(140)는 축회전을 위한 모터(미도시)가 수용되는 몸체부(141), 몸체부(141)의 상부에 모터의 회전축과 연결된 회전부(142) 및 회전부(142)의 회전에 따라 회전하고 레이저 센서부(110)가 고정되는 상면 지지부(143)를 포함한다. 상면 지지부(143)의 위에는 볼트, 너트와 같은 고정 수단에 의해 레이저 센서부(110)가 단단하게 고정된다.
또한 레이저 측정 장치(100)의 모터 구동부(130)에는 몸체부(141)에 수용된 모터의 회전을 제어하기 위한 모터 구동회로(미도시)가 수납되도록 모터 구동부(130)가 형성되어 있으며, 모터 구동부(130)의 저면은 부두(200)에 형성된 지지 구조물에 볼트와 너트와 같은 결합수단에 의해 결합된다.
도 2의 (b)는 레이저 측정 장치(100)의 후면도로서 레이저 측정 장치의 후면에는 외부의 시스템(예를 들면 관측소와 연결된 배전반)과의 신호 전달을 위한 케이블 입출력 단자(135,145)가 형성된다.
도 3은 전술한 레이저 측정 장치(100)의 설치예를 도시한 도면으로 레이저 측정 장치(100)는 부두(200)의 접안영역(210)의 하부에 매달려 설치된다. 레이저 측정 장치(100)의 회전 또는 틸팅 각도는, 레이저 측정 장치(100)의 설치 위치로부터 접안이 완료된 선박까지의 거리가 30m인 것으로 가정하면, 통상적으로는 수평각 0°로부터 하부 방향으로 30°사이 범위에서 선택될 수 있으며, 바람직하게는 수평각 0°로부터 하부 방향으로 15°이내(0°~ -15°) 범위 이내에서 틸팅 또는 회전하도록 셋팅된다. 그러나 레이저 측정 장치(100)의 회전부(142)의 회전 각도는 전술한 레이저 측정 장치(100)의 설치 위치를 고려하여 모터 구동부(130)의 설정을 통해 최적으로 설치되는 것이 바람직하다.
다시 도 1을 참조하면 레이저 측정 장치(100)는 부두에 적어도 2개가 설치되는 것이 바람직하며, 레이저 측정 장치(100)의 이격 거리는 30m ~ 100m인 것이 바람직하고 더 바람직하게는 40m ~ 60m인 것이 바람직하다.
상기 실시예에서 두 개의 레이저 측정 장치(100)는 이격되어 고정된 것으로 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 부두(200)의 접안 영역(210)의 하부에 레일과 같은 운반부재를 먼저 설치하고 레일면에 레이저 측정 장치(100)를 설치함으로써 필요시 레이저 측정 장치(100)가 이동가능하도록 형성될 수도 있다.
또한 상기 실시예에서 레이저 측정 장치(100)는 부두(200)의 접안 영역의 하부에 설치된 것으로 설명하였지만 본 발명은 이에 한정되지 않고 부두(200)의 접안 영역(210)의 상부에 설치될 수도 있으며, 이는 레이저 측정 장치(100)가 설치되는 장소에 따라 적당하게 선택되는 것이 바람직하다.
다음으로 본 발명에 따른 레이저 측정 장치(100)의 동작에 대해 설명한다. 도 4는 본 발명에 따른 레이저 측정 장치(100)의 전체 동작을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
도 4에 도시한 바와 같이 단계 S100에서와 같이 선박(200)의 접안 유도 작업이 수행되면 단계 S200에서 레이저 측정 장치(100)의 모터 구동부는 수평각 0°로부터 하방으로 레이저 스캐닝 모드을 시작한다. 스캐닝 모드는 레이저의 측정 범위 각도 내에서 선박의 위치를 얻기 위해 최적의 각도를 찾는 과정을 의미한다. 이후 스캐닝 모드의 수행후 선박 위치에 대한 최적의 각도가 발견되면 단계 S300에서 레이저 측정 장치로부터 선박의 거리, 속도, 정보를 주기적으로 획득하기 위한 트래킹 모드를 수행하고, 트래킹 모드를 수행하는 도중 최적의 각도가 유실되는 경우에는 제어는 단계 S200으로 복귀하여 다시 최적의 각도를 발견하는 스캐닝 모드를 수행하여 선박의 접안 유도가 완료될 때까지 스캐닝 모드와 트래킹 모드가 반복 수행된다.
여기서 선박의 위치를 발견하기 위한 최적의 각도는 도 5의 (a)에 도시한 바와 같이 선박이 입수되는 입수면 P2의 위치에 대한 레이저 측정 장치의 각도(θ2)를 의미한다. 선박의 입수면 P2에 대한 레이저 측정 장치의 각도(θ2)를 구하는 것은 P1과 같은 선박의 표면의 경우 입수면(P2)으로부터 멀리 떨어져 있기 때문에 바다의 파고에 의해 영향을 크게 받기 때문에 최대한 입수면에 가까운 영역을 선박의 측정 위치로서 정하는 것이 보다 안전하게 선박을 접안 유도할 수 있다.
다음으로 도 6은 레이저 측정 장치(100)의 스캐닝 모드 동작을 보다 구체적으로 나타낸 흐름도이다. 도 6에 도시한 바와 같이 레이저 측정 장치(100)가 선박의 최적 위치 각도를 발견하기 위해 단계 S220에서 레이저 측정 장치(100)는 상한 각도인 수평각도 0°로 이동을 하고 단계 S230에서와 같이 레이저 측정 장치(100)를 하방으로 하한 각도까지 틸팅하면서 레이저 스캐닝을 시작한다. 단계 S240에서와 같이 하한 각도까지 유효한 값(최적의 각도)이 얻어지지 않으면 레이저 측정 장치(100)는 상한 각도로 다시 이동하고(단계 S220으로 복귀) 다시 유효한 값을 얻기 위해 틸트 다운하며 레이저 스캔을 시작한다. 이어서 단계 S250에서와 같이 하한 각도에 도달하기 전에 유효한 값(최적의 각도)이 발견되면 틸트 업 스캐닝을 통해 이 유효한 값에 대한 검증을 수행하고, 만일 단계 S250에서 유효한 값이 발견되지 않으면 단계는 S230으로 복귀하여 이후의 동작을 재 수행한다. 단계 S250에서 유효한 값이 발견된 후 단계 S260에서의 틸트 업 스캐닝 동작을 통해서도 유효한 스캐닝 값이 발견되면 스캐닝 모드가 종료(단계 S280)된다.
유효한 값의 진위 여부는 레이저 측정 장치(100)의 틸트 다운 또는 틸트 업 기간 중에 레이저 측정 장치(100)가 일정한 각도 이상, 예를 들면 1°또는 2°이내에서 값이 검출된 경우 유효 값으로 판단하고 그렇지 않으면 유효 값이 아닌 것으로 판단한다.
보다 구체적으로 도 5의 (a) 및 (b)를 참조하여 스캐닝 모드에 대해 설명하면 단계 S230에서와 같이 레이저 측정 장치(100)를 상한 각도 0°에서 최초의 스캐닝을 시작하게 된다. 레이저 측정 장치(100)는 상한 각도 0°에서 값이 검출되므로 유효값으로 판단하고 틸트 다운을 수행하며 레이저 스캔을 수행한다. 레이저 측정 장치(100)의 틸트 각도가 가장 최적인 P2 지점에 도달할 때까지, 즉 P1과 P2 지점 사이에서는 틸트 다운 중에 레이저 측정 장치(100)는 측정값들을 계속 발견하게 되지만 이 값이 선박의 입수면에 대응하는 유효한 값인지의 여부를 알기 어렵다. 이는 도 5의 (b)에서와 같이 입수면에 도달하기 전 P1 내지 P2의 구간, 즉 θ1에서 θ2까지의 구간에서는 유효값이 검출되므로 P2에 대응하는 각도 θ2 구하기 위해서는 값이 검출되지 않는 지점(불연속값 지점)을 발견할 필요가 있다.
따라서 레이저 측정 장치(100)는 P2 지점을 지나 정해진 각도 범위만큼의 틸트 다운 스캐닝(1°~ 2°범위)을 더 진행하고 거리 값이 검출되지 않으면 거리값이 검출된 지점인 P2까지 다시 틸트 업 스캐닝을 수행하게 되고 값이 검출되면 그 각도를 최적의 각도(유효 값)인 것으로 판단하여 관측실(400)의 제어 시스템(410)으로 송신한다. 또한 유효한 값이 들어온 후 레이저 측정 장치(100)는 원스텝 틸트 업을 수행하고 다시 유효한 값을 찾아 다운 스캐닝을 실시하여 유효한 각도를 유지한다.
스캐닝 모드를 통해 레이저 측정 장치(100)의 유효 각도가 발견되면 도 7에 도시한 바와 같은 트래킹 모드가 수행된다. 트래킹 모드에서는 단계 S320에서와 같이 스캐닝 모드를 통해 추적된 유효 각도에서의 접안 거리 정보와 접안 속도를 수집한다. 구체적으로 접안 거리는 레이저의 틸트 각도를 이용하여 접안 영역까지의 최단거리로 변환되어 계산되는데 최단거리 D=L*cosθ를 통해 계산될 수 있다(D는 선박으로부터 접안 영역 까지의 거리, L은 각도 θ에서 레이저 측정 거리).
또한 접근 속도는 전회 거리 정보와 금회 거리 정보의 차이를 시간차로 나눔으로써 구해질 수 있다.
이어서 단계 S330 및 S340에서와 같이, 트래킹 모드 동안, 타겟 유실 판정인 것으로 판단된 경우, 예를 들면 심한 파고 등과 같은 환경적 요인 의해 연속하여 N회 이상 유효한 값이 들어오지 않는 경우 제어는 스캐닝 모드로 복귀(단계 S350)하여 새로운 유효값을 찾아야 하는데, 이 기간 동안에는 이전 전송되어 온 데이터값의 표준 편차를 이용하여 선박의 접안을 유도하도록 하여 보다 안전한 선박 접안을 유도하는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이 트래킹 모드에서는 거리 정보/각도 정보를 수집하여 유효 각도 데이터와 거리 데이터를 제어 시스템(410)으로 전송하고 제어 시스템에서는 레이저 측정 장치(100)로부터 전달되는 데이터에 기반하여 선박의 접근 거리, 접근 속도, 접근 각도를 산출하여 모니터 상에 그래픽 유저 인터페이스의 형식으로 표시한다.
도 8은 제어 시스템(410) 상의 모니터에 표시되는 GUI 화면의 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이 GUI 화면의 좌측 상단부에는 레이저 측정 장치(100) 중 좌측 레이저 측정 장치로부터 수신된 각도 정보 및 거리 정보에 기반하여 접안 속도 정보(421L)와 접안 거리 정보(422L)가 표시된다. 또한 GUI 화면의 우측 상단부에는 레이저 측정 장치(100) 중 우측 레이저 측정 장치로부터 수신된 각도 정보 및 거리 정보에 기반하여 접안 거리 정보(421R)와 접안 속도 정보(422R)가 표시된다. GUI 화면의 중앙 상단부에는 선박의 좌측과 우측의 비틀린 각도(423)가 표시된다. 이 화면에서는 선박 좌측의 접안 속도는 1cm/sec이고 선박 우측의 접안 속도는 1cm/sec이며 좌측 접안 거리는 부두의 접안 영역까지 111.65m가 남았고 우측 접안 거리는 부두의 접안 영역까지 124.92m가 남아 있음을 나타내며, 현재 선박의 비틀림 각도는 18.79°인 것을 나타내고 있다.
또한 GUI화면의 좌단부 및 우단부에 막대 형상으로 나타난 부분은 선박의 현재 속도를 나타낸 것으로 녹색 막대는 접안에 요구되는 안정 속도를 나타내고 노란색 막대는 허용 범위 내의 과속 상태를 나타내며 붉은 막대는 과속 상태를 시각적으로 나타낸 것으로 게이지 바늘이 붉은 막대에 위치되면 알람 정보가 발생되고, 노란색 막대에 위치되면 속도를 줄일 필요가 있음을 나타내며, 녹색 상태에 있는 경우 안정된 속도임을 보여준다. 초록/노랑/적색의 막대 비율은 선박과 잔여 접안 거리에 따라 변경되는데, 예를 들면 선박이 접안 영역에 가까워질수록 초록막대의 비율은 좁아지고 노란 막대의 비율이 커지도록 표시되어, 도안사는 속도 게이지가 녹색 막대부분에 위치하도록 지시함으로써 보다 편하고 안정되게 선박의 접안이 유도될 수 있다.
제어 시스템(410)에서 처리된 선박 비틀림 정보, 접안 거리 정보, 접안 속도 정보는 부두에 설치된 대형 디스플레이 화면(430)으로 전송되어 표시되거나 무선 네트워크를 통해 해당 사용자의 PDA, 노트북, 스마트패드와 같은 모바일 인터페이스 디스플레이(MID)로 전송되어 표시된다.
상기 실시예에서 선박 비틀림 정보, 접안 거리 정보, 접안 속도는 제어 시스템(410)이 레이저 측정 장치(100)로부터 유효 각도 정보와 거리 정보를 수신하여 이를 변환하는 것으로 설명하였지만 레이저 측정 장치(100) 자체의 제어부에서 이를 변환하여 제어 시스템(410)이나 대형 디스플레이 화면 또는 해당 사용자의 PDA, 노트북, 스마트패드와 같은 모바일 인터페이스 디바이스(MID)로 직접 전송되어 표시되도록 구성될 수도 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 게시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이런 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1000: 선박 접안 유도 시스템
100: 레이저 측정 장치
200: 부두
300: 접안 타겟 선박
400: 부두의 관측실
410: 제어 시스템
420: GUI 화면
430: 대형 디스플레이 화면
440: 알람 장치
800: 예인선

Claims (7)

  1. 접안 타겟 선박까지의 거리를 측정하기 위해 선박이 접안되는 접안 영역에 틸팅 가능하게 설치되고, 틸트 업 및 틸트 다운을 통해 접안 타겟 선박의 입수면 지점에 대응하는 레이저 측정 장치의 유효 각도 및 선박까지의 유효 거리를 측정하는 2개의 레이저 측정 장치;
    상기 레이저 측정 장치로부터 접안 타겟 선박에 대한 유효 각도와 유효 거리데이터를 유선 또는 무선 네트워크를 통해 수신받고 수신된 유효 각도와 유효 거리를 기반으로 선박의 비틀림 각도, 선박의 접안 속도 및 선박의 접안 거리를 계산하기 위한 제어 시스템;
    상기 제어 시스템에서 계산된 선박의 비틀림 각도, 선박의 접안 속도 및 선박의 접안 거리를 유선 또는 무선 네트워크를 통해 수신하여 표시하기 위한 디스플레이 화면을 포함하고,
    상기 레이저 측정 장치의 틸트 업 및 틸트 다운 동작은 접안 타겟 선박의 입수면 지점을 발견하기 위한 스캐닝 모드와 발견된 입수면 지점을 유지하여 입수면 지점에 대응하는 유효 각도와 유효 거리 데이터를 송신하기 위한 트래킹 모드에 기반하여 동작하며,
    상기 트래킹 모드는 입수면에 대응하는 레이저 측정 장치의 틸팅 각도 및 거리 데이터를 제어 시스템으로 전송하고, 트래킹 모드의 수행도중 입수면에 대한 틸팅 각도 및 거리 데이터가 유실되어 N회 이상 입력되지 않으면 스캐닝 모드로 복귀하는 동시에 유실 기간 동안 이전 입력된 데이터값의 표준편차를 이용하여 레이저 측정 장치의 틸팅 각도 및 거리 데이터를 대체하는 것을 특징으로 하는 레이저 측정 장치를 이용한 선박 접안 유도 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스캐닝 모드는,
    틸팅 가능한 레이저 측정 장치를 상한 각도까지 이동시키고,
    레이저 측정 장치를 상한 각도로부터 하한 각도로 스캐닝하는 틸트 다운 스캐닝을 수행하고,
    레이저 측정 장치의 틸트 다운 스캐닝 중 값이 검출되면 선박 입수면을 찾기 위해 값이 검출되지 않을 때까지 레이저 측정 장치의 틸트 다운 스캐닝을 하한 각도를 향해 수행하고,
    틸트 다운 스캐닝 도중 값이 일정 각도 이상 검출되지 않으면 레이저 측정 장치를 틸트 업 스캐닝하여 값이 검출되는 지점을 검출하고 검출된 지점을 입수면 지점으로 판단하여 입수면에 대응하는 레이저 측정 장치의 틸팅 각도 및 거리 데이터를 수집하는 것을 특징으로 하는 레이저 측정 장치를 이용한 선박 접안 유도 시스템.
  4. 삭제
  5. 레이저 측정 장치를 상한 각도에서 하한 각도로 틸팅하면서 선박의 입수면 지점을 발견하기 위한 스캐닝 모드를 수행하는 단계 및
    스캐닝 모드를 통해 발견된 입수면 지점을 유지하면서 입수면 지점에 대응하는 유효 각도와 유효 거리 데이터를 송신하기 위한 트래킹 모드를 수행하는 단계를 포함하고,
    상기 트래킹 모드는 입수면에 대응하는 레이저 측정 장치의 틸팅 각도 및 거리 데이터를 전송하고, 트래킹 모드의 수행도중 입수면에 대한 틸팅 각도 및 거리 데이터가 유실되어 N회 이상 입력되지 않으면 스캐닝 모드로 복귀하는 동시에 유실 기간 동안 이전 입력된 데이터값의 표준편차를 이용하여 레이저 측정 장치의 틸팅 각도 및 거리 데이터를 대체하는 것을 특징으로 하는 레이저 측정 장치를 이용한 선박 접안 유도 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 스캐닝 모드는,
    틸팅 가능한 레이저 측정 장치를 상한 각도까지 이동시키는 단계;
    레이저 측정 장치를 상한 각도로부터 하한 각도로 스캐닝하는 틸트 다운 스캐닝을 수행하는 단계;
    레이저 측정 장치의 틸트 다운 스캐닝 중 값이 검출되면 선박 입수면을 찾기 위해 값이 검출되지 않을 때까지 레이저 측정 장치를 하한 각도를 향해 틸트 다운 스캐닝하는 단계;
    틸트 다운 스캐닝 도중 값이 일정 각도 이상 검출되지 않으면 레이저 측정 장치를 틸트 업 스캐닝하여 값이 검출되는 지점을 검출하고 검출된 지점을 입수면 지점으로 판단하여 입수면에 대응하는 레이저 측정 장치의 틸팅 각도 및 거리 데이터를 수집하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 측정 장치를 이용한 선박 접안 유도 방법.
  7. 삭제
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