KR101418244B1 - 선박의 엔진 모니터링 시스템 - Google Patents

선박의 엔진 모니터링 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 선박 엔진과 컨트롤 룸 간의 통신연결에 의한 선박의 엔진 모니터링 시스템에 있어서, 선박의 엔진(100)에 다수개 설치되어 엔진(100)으로부터 송출되는 신호값을 수신하는 메인 터미널 박스(2)를 구비하고, 메인 터미널 박스(2) 내에 설치된 통신입출력모듈(6)에 의해 엔진(100)의 신호값을 컨트롤 룸(4)으로 전송하여 엔진(100)의 동작상태를 모니터링하도록 구성하되, 메인 터미널 박스(2)와 컨트롤 룸(4) 간의 통신장애시 외부에서 메인 터미널 박스(2)에 접속하여 엔진(100)의 신호값을 요청하는 무선단말기(18)를 통해 엔진(100)의 동작상태를 모니터링하게 구성하여, 외부에서 무선단말기(18)를 이용하여 통신입출력모듈(6)과 통신가능하게 함으로써 엔진(100)의 상태를 수시로 확인할 수 있으며, 고장 발생시 이를 즉시 확인하여 빠르게 대응할 수 있는 효과가 있다.

Description

선박의 엔진 모니터링 시스템{ENGINE MONITORING SYSTEM OF SHIP}
본 발명은 선박 엔진 모니터링 시스템에 관한 것으로, 특히 선박 엔진의 신호값을 무선단말기를 통해 확인하여 엔진의 동작상태를 실시간으로 모니터링할 수 있는 선박의 엔진 모니터링 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 선박은 추진력을 발생시키는 프로펠러를 구동하는 엔진이 선박 하부에서 프로펠러와 인접하여 배치되고, 이를 모니터링하기 위한 선박 컨트롤 롬은 선박의 상부에 설치된 구조로 이루어져 있다.
이에 따라 엔진과 컨트롤 룸 장치는 선박의 크기에 따라 큰 거리로 이격되어 있으며, 그 사이에는 엔진을 모니터링하기 위한 다양한 전기배선들이 연결되어 있다.
한편, 엔진에는 통상적으로 여러 종류의 센서와 스위치들이 존재하는데, 이들은 엔진의 동작상태를 측정 또는 모니터링하기 위해 엔진에 부착되는 장치들로서 예컨대 압력 스위치, 압력 트랜스미터, 온도 스위치, 저항 밸브, 자기 스위치, 온도 센서, 유속 센서, 리미트 스위치 등이 부착되어 있다.
엔진에 부착되는 장치들인 센서와 스위치들을 컨트롤 룸에 연결하기 위해서는 엔진에 부착되는 장치들의 개수만큼이나 많은 전선 케이블과 케이블 트레이 등의 부자재가 상당히 필요하다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 등록실용신안 제20-447766호 '선박의 엔진과 컨트롤 룸 장치 사이의 통신방법 연결 장치(선행문헌 1)'가 개시되어 있다.
상기 선행문헌 1은 엔진과 컨트롤 룸 장치 사이의 신호전달 방식을 통신방식으로 전환함으로써 엔진과 컨트롤 룸을 연결하는 대부분의 연결 배선을 제거하여 포설 작업을 최소화할 수 있으며, 문제 발생시 엔진에 장착된 중앙처리장치(CPU)와 통신하여 문제 발생 위치를 빠르게 파악하여 유지보수가 용이한 것이다.
하지만, 선박의 운행중 엔진에 부착되어 있는 장치들인 센서와 스위치들의 연결상태확인과 메인 터미널 박스와 컨트롤 룸 간에 전송되는 엔진의 신호 값을 확인하기 위해서는 엔진에 설치된 메인 터미널 박스를 일일이 확인하거나 원거리의 컨트롤 룸을 직접 확인하여야 하는 어려움이 있었다.
이는 선박 운행 중 케이블의 접촉 불량이나 단선이 발생하는 경우 엔진의 상태를 빠르게 확인하는 것이 어려워 보수 시간이 길어지고, 보수 종료시까지 선박의 운행을 중단하여야 하는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 선박의 엔진과 컨트롤 룸 사이의 통신을 실시간으로 확인함으로써 엔진의 상태를 빠르게 확인하여 장치의 고장을 대비하고, 유지 관리의 편의성을 제공하는데에 있다.
본 발명의 다른 목적은 컨트롤 롬의 오류 또는 고장시에 외부 단말기를 통해 선박의 엔진 정보를 확인함으로써 컨트롤 룸 장치의 고장을 대비하는 데에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 선박 엔진과 컨트롤 룸 간의 통신연결에 의한 선박의 엔진 모니터링 시스템에 있어서, 선박의 엔진(100)에 설치되어 엔진(100)으로부터 송출되는 신호값을 분산하여 수신한 후 데이터를 상호 공유하는 다수의 메인 터미널 박스(2)를 구비하고, 메인 터미널 박스(2) 내에는 수신된 엔진(100)의 데이터를 컨트롤 룸(4)으로 전송하여 엔진(100)의 동작상태를 모니터링하도록 하는 다수의 통신입출력모듈(6)을 구성하되, 상기 통신입출력모듈(6)은 엔진(100)의 센서와 스위치 신호값을 출력받는 엔진신호수신부(8)와, 출력된 엔진(100)의 신호값을 신호 특성별로 분류하는 다중화기(10)와, 엔진(100) 신호값의 송수신 관리와 함께 통신입출력모듈(6)을 전반적으로 제어하는 마이콤(12)과, 메인 터미널 박스(2)의 동작상태와 송출된 엔진(100) 신호값에 의한 엔진(100)의 오류 여부를 알려주는 엔진상태표시부(14)와, 메인 터미널 박스(2) 간의 데이터 공유 및 메인 터미널 박스(2)와 컨트롤 룸(4)과의 통신을 위한 유선통신부(16)와, 메인 터미널 박스(2)와 컨트롤 룸(4) 간의 통신장애시 외부에서 무선단말기(18)를 통해 메인 터미널 박스(2)에 접속하여 엔진(100)의 신호값을 요청하여 데이터를 송수신하는 무선통신부(20)와, 통신입출력모듈(6)에 공급되는 전원을 관리하는 전원부(22)로 구성함을 특징으로 한다.
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본 발명은 통신입출력모듈에 무선통신장치를 설치하여 외부에서 무선단말기를 이용하여 통신입출력모듈과 통신가능하게 함으로써 엔진의 상태를 수시로 확인할 수 있으며, 고장 발생시 이를 즉시 확인하여 빠르게 대응할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 선박의 엔진과 컨트롤 룸의 통신 연결 구성의 개략도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 선박의 엔진 모니터링 시스템의 구성도.
도 3은 본 발명의 메인 터미널 박스내에 설치된 통신입출력모듈의 상세 블록구성도.
도 4는 본 발명인 선박의 엔진 모니터링 시스템의 흐름도.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 2는 선박의 엔진(100)과 컨트롤 룸(4) 간의 통신 연결 구성을 개략적으로 보여주는 것으로, 선박의 엔진(100)에는 엔진(100)에 부착된 센서와 스위치들의 상태를 모니터링하기 위해 센서와 스위치들의 신호값을 컨트롤 룸(4)으로 전송하는 메인 터미널 박스(2)가 구비된다.
본 발명에서는 선박 엔진(100)에 설치된 센서와 스위치가 밀집된 위치에 메인 터미널 박스(2)를 다수개 설치하여 케이블을 분산되게 연결함으로써 메인 터미널 박스(2)의 크기를 축소할 수 있으며, 엔진(100)의 신호값을 분산하여 관리함으로써 엔진(100)의 이상발생시에 고장위치를 신속하게 확인하여 수리할 수 있는 효과가 있다.
도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명의 메인 터미널 박스(2)는 엔진(100)과 인접한 곳에 다수개 설치될 수 있으며, 본 발명에서는 엔진(100)의 센서와 스위치가 밀집한 위치에 메인 터미널 박스(2)를 3개 이상 설치하는 것이 바람직하다.
일반적으로 대형 선박에 설치되는 엔진(100)은 크기가 매우 크므로 하나의 메인 터미널 박스(2)에서 엔진(100)의 모든 센서와 스위치 신호값을 취합하는 것은 구조적으로나 비용적인 면에서 관리가 힘들다.
본 발명에서는 엔진(100)에 다수의 메인 터미널 박스(2)를 설치하고 센서와 스위치의 신호값을 분산처리하여 처리속도를 높일 수 있으며, 고장시 수리가 용이한 효과가 있다.
또한, 엔진(100)에 분산 배치된 메인 터미널 박스(2)는 분산된 데이터를 공유함으로써 엔진(100)의 신호값이 분산되어 송출되어도 어느 하나의 메인 터미널 박스(2)가 엔진(100) 전체의 신호값을 갖게 된다. 즉, 하나의 메인 터미널 박스(2)에 오류가 발생하더라도 다른 메인 터미널 박스(2)의 제어에 의해 정상 작동할 수 있는 구성이다. 메인 터미널 박스(2)의 데이터공유는 CAN(Controller Area Network) 통신, 이더넷(Ethernet) 통신, 디바이스넷(Devicenet) 통신 등과 같은 유선통신 및 무선송수신장치를 통한 무선통신으로 가능하다.
메인 터미널 박스(2)에 전송된 엔진(100)의 신호값은 컨트롤 룸(4)으로 전송되어 엔진(100)의 상태를 모니터링하게 된다. 메인 터미널 박스(2)와 컨트롤 룸(4)은 다중 통신 연결되어 있어 안정성을 보장받을 수 있다.
즉, 도 2에서와 같이 상호 데이터를 공유하는 메인 터미널 박스(2)와 다중 연결된 컨트롤 룸(4)은 어느 하나의 통신 연결이 끊어져 통신이 불가능할 경우에 다른 하나의 통신 연결을 통해 데이터를 송수신함으로써 통신 장애에 의한 선박의 고장을 사전에 방지할 수 있는 구성이다.
상기 컨트롤 룸(4)과 메인 터미널 박스(2)는 MODBUS 프로토콜 기반의 RS232, RS422, RS485 규격의 시리얼 통신을 이용한 유선통신에 의해 데이터를 송수신할 수 있다.
본 발명에서는 컨트롤 룸(4)과 메인 터미널 박스(2)와의 데이터 신호를 실시간으로 확인하여 엔진(100)의 상태를 모니터링하며, 메인 터미널 박스(2)와 컨트롤 룸(4) 간의 통신장애 발생시나 컨트롤 룸(4)의 오류 및 고장에 의해 컨트롤 룸(4)으로 엔진(100)의 신호값을 전송할 수 없는 경우 컨트롤 룸(4)을 대신하여 메인 터미널 박스(2)와 통신가능한 무선단말기(18)를 구비한다. 좀 더 상세하게는 메인 터미널 박스(2) 내의 설치된 통신입출력모듈(6)을 통해 무선단말기(18)와 데이터 전송이 가능하게 된다.
무선단말기(18)는 무선 네트워크의 접속이 가능한 스마트폰, 노트북, 테블릿 컴퓨터, 기타 무선통신이 가능한 통신장치 등이 될 수 있으며, 메인 터미널 박스(2)와 데이터 송수신이 가능하도록 별도의 소프트웨어를 설치하거나 내장된 소프트웨어에 의해 엔진(100)의 신호값을 분석하여 표시한다.
상기 통신입출력모듈(6)과의 데이터 전송은 필요에 따라서 외부 네트워크에 연결되어 메인 터미널 박스(2)에 접속하기 위한 인증을 거쳐 원격지에서 접속가능한 유선단말기를 통해 엔진(100)의 상태를 모니터링하는 것도 가능하다.
이하에서는 도 3을 참조하여 메인 터미널 박스(2)에 설치된 통신입출력모듈(6)의 구성을 상세하게 설명한다.
본 발명의 통신입출력모듈(6)은 엔진(100)의 센서와 스위치 신호값을 출력받는 엔진신호수신부(8)와, 출력된 엔진(100)의 신호값을 신호 특성별로 분류하는 다중화기(10)와, 엔진(100) 신호값의 송수신 관리와 함께 통신입출력모듈(6)을 전반적으로 제어하는 마이콤(12)과, 메인 터미널 박스(2)의 동작상태와 송출된 엔진(100) 신호값에 의한 엔진(100)의 오류 여부를 알려주는 엔진상태표시부(14)와, 메인 터미널 박스(2) 간의 데이터 공유 및 메인 터미널 박스(2)와 컨트롤 룸(4)과의 통신을 위한 유선통신부(16)와, 외부의 무선단말기(18)와의 데이터 전송을 위한 무선통신부(20)와, 통신입출력모듈(6)에 공급되는 전원을 관리하는 전원부(22)로 구성된다.
엔진신호수신부(8)는 엔진(100)에서 출력되는 다양한 신호값을 전송받게 되며, 이때 출력되는 신호값은 측온저항체(Resistance Temperature Detector, RTD) 온도센서에 의한 온도 신호값, 전류 센서에 의한 전류 신호값, 바이너리 센서에 의한 스위치 신호값 등이 될 수 있다.
엔진(100)으로부터 전송받은 엔진(100)의 신호값들은 다중화기(10)에 의해 신호 특성별로 구분된 후 컨버터(Converter)(미도시)에 의해 전압신호로 변환되어 마이콤(12)(Micro Controller Unit)으로 전송된다.
마이콤(12)에 전송된 엔진(100)의 신호값이 미리 설정된 값의 범위에서 벗어나거나 송출된 신호값이 없을 때에는 엔진상태표시부(14)를 통해 엔진(100)의 오류 여부를 경고하여 알려주게 되며, 오류 여부와 함께 오류가 발생한 엔진(100)의 위치를 알려줌으로써 고장위치를 신속하게 확인하여 수리할 수 있다.
전압신호로 변환되어 마이콤(12)에 전송된 엔진(100)의 신호값은 유선통신부(16)를 통해 메인 터미널 박스(2) 간에 데이터를 공유하게 된다. 메인 터미널 박스(2) 간의 데이터 공유에 의해 분산되어 출력된 엔진(100)의 신호값이 개별적으로 메인 터미널 박스(2)에 한정되어 저장되지 않음으로써 하나의 메인 터미널 박스(2)의 오류에 의한 시스템 전체의 고장을 방지할 수 있다.
메인 터미널 박스(2) 간에는 CAN 통신에 의해 데이터를 공유하며, 이더넷 통신, 디바이스 통신에 의한 유선통신과 후술하는 무선통신부(20)에 의한 무선통신에 의해 데이터를 공유하는 것도 가능하다.
또한, 마이콤(12)에 전송된 엔진(100)의 신호값은 선박 관리실의 컨트롤 룸(4)으로 전송되어 선박의 엔진(100) 상태를 모니터링하게 된다.
본 발명에서는 메인 터미널 박스(2) 간의 데이터 송수신, 메인 터미널 박스(2)와 컨트롤 룸(4)과의 데이터 전송을 위한 유선통신부(16)와 함께 외부의 무선단말기(18)로 엔진(100)의 신호값을 전송하기 위한 무선통신부(20)가 구비된다.
무선통신부(20)는 통신입출력모듈(6) 내에 내장될 수도 있으며, 별도의 무선모듈을 외부에 병렬로 설치하여 무선단말기(18)와의 데이터 송수신이 가능한 구성이다.
통신입출력모듈(6)의 무선통신부(20)와 무선단말기(18)는 와이파이(wifi), 블루투스(Bluetooth), 지그비(ZigBee) 등을 이용하여 통신이 가능하며, 무선통신의 오류시에는 통신입출력모듈(6)에 구비된 별도의 연결포트에 유선으로 연결하여 데이터를 전송하는 것도 가능하다.
상기의 연결포트는 USB, 패러럴, 시리얼 포트 등이 될 수 있으며, 기타 유선상으로 연결되어 데이터의 전송이 가능한 통신포트를 포함하는 것이 바람직하다.
이하에서는 도 4를 참조하여 본 발명인 선박의 엔진 모니터링 방법을 상세하게 설명한다.
본 발명의 메인 터미널 박스(2)는 선박의 엔진(100) 주위에 다수개가 설치되어 엔진(100)의 각종 센서와 스위치들의 신호값을 다수의 메인 터미널 박스(2)로 분산되어 송출된다.(S100) 엔진(100)으로부터 송출된 신호값은 메인 터미널 박스(2)의 통신입출력모듈(6)에 설치된 엔진신호수신부(8)를 통해 수신한다.
엔진신호수신부(8)를 통해 수신된 엔진(100)의 각종 신호값은 다중화기(10)를 통해 신호 특성별로 구분하여 마이콤(12)으로 전송된다.(S102) 이때 신호 특성별로 분류되는 엔진(100)의 신호값은 측온저항체 온도센서에 의한 온도 신호값, 전류 센서에 의한 전류 신호값, 바이너리 센서에 의한 스위치 신호값 등이 될 수 있다.
마이콤(12)으로 전송되는 엔진(100)의 신호값은 컨버터에 의해 전압신호로 관리되며, 마이콤(12)에 전송된 신호값이 미리 설정된 범위값에서의 벗어난 것인지를 확인하여 엔진(100)의 상태를 확인하게 된다.(S104)
엔진(100)의 신호값이 미리 설정된 범위값을 벗어난 경우에는 엔진(100) 오류를 판단하여 엔진상태표시부(14)를 통해 오류내용을 표시하며(S106), 오류내용과 함께 엔진(100)의 각종 센서와 스위치 중 고장이 발생한 위치를 알려줌으로써 신속하게 대처하여 엔진(100)의 유지관리가 용이한 효과가 있다.
메인 터미널 박스(2)별로 분산되어 출력된 엔진(100)의 신호값은 통신입출력모듈(6)의 유선통신부(16)를 통해 각각의 메인 터미널 박스(2)에 저장된 엔진(100)의 신호값 정보를 공유한다.(S108) 메인 터미널 박스(2) 간에 엔진(100) 신호값을 공유함으로써 엔진(100)에서 분산되어 각각의 메인 터미널 박스(2)로 송출된 신호값이 최종적으로는 각각의 메인 터미널 박스(2)가 엔진(100) 전체의 신호값을 갖게 된다.
이에 따라, 선박 엔진(100)에 설치된 메인 터미널 박스(2)의 전체 크기는 축소되면서 하나의 메인 터미널 박스(2)에서 엔진(100) 전체의 신호값을 가지게 되어 유지관리가 용이하다.
엔진(100)의 신호값을 공유한 메인 터미널 박스(2)는 엔진(100)의 상태를 모니터링하기 위해 컨트롤 룸(4)과의 통신상태를 확인하며(S110), 컨트롤 룸(4)과의 통신이 가능한 경우에는 엔진(100)의 신호값을 전송하게 된다.(S112) 메인 터미널 박스(2)와 컨트롤 롬은 다중 회선에 의한 유선통신으로 구성되어 어느 하나의 메인 터미널 박스(2)와의 통신이 불가능한 경우에도 다른 메인 터미널 박스(2)에 의해 통신이 가능한 구성이다.
컨트롤 룸(4)으로 전송된 엔진(100)의 신호값은 관리자가 엔진(100)의 상태를 모니터링할 수 있도록 컨트롤 룸(4)의 각 모니터를 통해 보여줌으로써 엔진의 동작상태를 확인한다.(S114)
본 발명에서는 메인 터미널 박스(2)와 컨트롤 룸(4) 간의 통신장애 발생시나 컨트롤 룸(4)의 오류 및 고장에 의해 컨트롤 룸(4)으로 엔진(100)의 신호값을 전송할 수 없는 경우 무선단말기(18)를 통해 외부에서 메인 터미널 박스(2)의 통신입출력모듈(6)에 접속한다.(S116)
통신입출력모듈(6)에 접속한 무선단말기(18)는 컨트롤 룸(4)을 대신하여 메인 터미널 박스(2)와 통신가능하게 된다. 무선단말기(18)는 통신입출력모듈(6)의 무선통신부(20)를 통해 엔진(100)의 신호값을 확인하여 엔진(100)의 상태를 모니터링하게 된다.(S118)
무선단말기(18)는 통신입출력모듈(6)로부터 전송된 엔진(100)의 신호값을 분석하기 위한 별도의 사용자 프로그램을 내장 또는 설치하여 엔진(100)의 상태를 확인할 수 있다.
메인 터미널 박스(2)와 컨트롤 룸(4)의 정상작동시에는 통신상태 확인 및 전송되는 엔진(100)의 신호값을 별도의 정보 요청없이도 무선단말기(18)를 통해 확인할 수 있으며, 무선단말기(18)를 통해 외부에서 엔진(100)의 상태를 실시간으로 모니터링함으로써 엔진(100)의 고장을 대비할 수 있어 유지관리 측면에서 효과적이다.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 통신입출력모듈(6)에 무선통신을 위한 무선통신부(20)를 설치하여 외부에서 무선단말기(18)를 통해 통신입출력모듈(6)과 통신가능하게 함으로써 엔진(100)의 상태를 수시로 확인할 수 있으며, 고장 발생시 이를 즉시 확인하여 빠르게 대응할 수 있는 효과가 있다.
상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위 및 그 특허청구범위와 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.
2 : 메인 터미널 박스 4 : 컨트롤 룸
6 : 통신입출력모듈 8 : 엔진신호수신부
10 : 다중화기 12 : 마이콤
14 : 엔진상태표시부 16 : 유선통신부
18 : 무선단말기 20 : 무선통신부
22 : 전원부 100 : 선박 엔진
200 : 엔진룸

Claims (4)

  1. 선박 엔진과 컨트롤 룸 간의 통신연결에 의한 선박의 엔진 모니터링 시스템에 있어서,
    선박의 엔진(100)에 설치되어 엔진(100)으로부터 송출되는 신호값을 분산하여 수신한 후 데이터를 상호 공유하는 다수의 메인 터미널 박스(2)를 구비하고, 메인 터미널 박스(2) 내에는 수신된 엔진(100)의 데이터를 컨트롤 룸(4)으로 전송하여 엔진(100)의 동작상태를 모니터링하도록 하는 다수의 통신입출력모듈(6)을 구성하되,
    상기 통신입출력모듈(6)은 엔진(100)의 센서와 스위치 신호값을 출력받는 엔진신호수신부(8)와, 출력된 엔진(100)의 신호값을 신호 특성별로 분류하는 다중화기(10)와, 엔진(100) 신호값의 송수신 관리와 함께 통신입출력모듈(6)을 전반적으로 제어하는 마이콤(12)과, 메인 터미널 박스(2)의 동작상태와 송출된 엔진(100) 신호값에 의한 엔진(100)의 오류 여부를 알려주는 엔진상태표시부(14)와, 메인 터미널 박스(2) 간의 데이터 공유 및 메인 터미널 박스(2)와 컨트롤 룸(4)과의 통신을 위한 유선통신부(16)와, 메인 터미널 박스(2)와 컨트롤 룸(4) 간의 통신장애시 외부에서 무선단말기(18)를 통해 메인 터미널 박스(2)에 접속하여 엔진(100)의 신호값을 요청하여 데이터를 송수신하는 무선통신부(20)와, 통신입출력모듈(6)에 공급되는 전원을 관리하는 전원부(22)로 구성함을 특징으로 하는 선박의 엔진 모니터링 시스템.
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