KR101518721B1

KR101518721B1 - 해양자원 생산장비의 설계데이터와 현장계측 데이터 비교에 의한 잔여수명예측 관리 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101518721B1
Application number: KR1020150022961A
Authority: KR
Inventors: 황진상; 송덕용; 김환석; 박영찬
Original assignee: (주)부품디비
Priority date: 2015-02-15
Filing date: 2015-02-15
Publication date: 2015-05-08

Abstract

본 발명은 해양플랜트 자산관리를 위한 설계데이터와 현장계측 데이터 비교에 의한 잔여수명예측 관리 장치 및 방법에 관한 것이다. 이와 같은 본 발명은 해양플랜트의 구조물 필터링하고자하는 로 데이터에 대하여 필터링하고자 하는 현장 계측 데이터의 연월을 선택하는 단계(S110); 필요로 하는 필터링 조건을 입력하는 단계(S120); 상기 로 데이터의 파일들(raw files)로부터 입력된 필터링 조건에 따라 데이터를 추출하는 단계(S130); 상기 데이터 추출에서 누락된 데이터에 대한 처리를 하는 단계(S150); 상기 데이터 추출에서 오버플로우 데이터에 대한 처리를 하는 단계(S160); 상기 누락 데이터 및 오버플로우 데이터를 로깅(Save to Logging)하는 단계(S170); 상기 누락 데이터 및 오버플로우 데이터를 이용하여 미디언 값을 계산하는 단계(S180); 및 상기 필터링 파일을 저장한다음(S190), 데이터를 가시화하는 단계(S200);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 설계데이터와 현장계측 데이터 비교에 의한 잔여수명예측 관리 방법을 제공한다.

Description

해양자원 생산장비의 설계데이터와 현장계측 데이터 비교에 의한 잔여수명예측 관리 장치 및 방법{Apparatus and method for managing assessment of residual life comparisons model data and field data in marin resource production equipment}

본 발명은 잔여수명예측 관리에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 해양플랜트 자산관리를 위한 해상자원 생산장비의 설계데이터와 현장계측 데이터 비교에 의한 잔여수명예측 관리 장치 및 방법에 관한 것이다.

근래 들어 산업발전에 따른 자원의 소비가 가속화 되면서 육상에서의 자원 개발만으로는 이러한 자원 수요를 충족시키기 위한 충분한 공급이 이루어지기 어려워지고 있으며 이에 따라 바다 특히 심해에서의 석유, 가스 등의 자원을 시추, 생산하는 것이 점점 더 중요해 지고 있다.

국내에서는 선형을 가진 해양플랜트가 익숙하지만 멕시코만, 북해 등에서는 잭업리그 타입, TLP, SPAR 등과 같은 해양플랜트도 많이 운용되고 있다.

1980년도 이후에 설치되어 운영된지 25년 이상 된 해양플랜트들의 잔여 수명 계산을 통해 수명 연장 또는 해체를 판단하는 업무가 2005년부터 증가하고 있으며, DNVGL, ABS에서는 수명 연장 시장의 확대를 예상하고 관련 엔지니어링 서비스와 소프트웨어를 강화해 나가고 있다.

해양플랜트 예지보전 시스템 분야에서는 DNV, GE, SAS 그리고 SIEMENS의 제품들이 고급 CBM 단계의 기능을 제공하고 있으며 Arker solutions는 엔지니어링 서비스 기반으로 자산관리 시스템을 시장에 공급하고 있다.

전 세계적으로 1980년대부터 운영된 해양플랜트들의 수명이 끝나가고 있으며, 오일메이저는 플랫폼의 수명 연장 또는 신규 발주를 선택해야 하는 상황이므로 이를 판단할 수 있는 통합 시스템 개발이 필요하고, 확대되는 해양플랜트 유지보수 관리 시장 진출, 해양플랜트 산업특성 연구를 통한 예지보전 시스템 개발이 필요한 시기이다.

이러한 해양플랜트(Oil Platform 또는 Offhsore Platform)는 굉장히 큰 구조물로써 유정굴착, 석유와 천연가스 추출 그리고 저장을 할 수 있으며, 사용 환경에 따라 고정식, 부유식 그리고 한 개 또는 여러 개의 유정으로부터 플랫폼으로 석유 또는 가스를 보내는 라인으로 연결된 서브씨로 구성된다.

이러한 해양플랜트로 드릴쉽은 선박형태의 해양플랜트로써 플랫폼 설치가 불가능한 심해지역이나 파도가 심한 곳에서 운용되며 2013년 현재 전 세계적으로 79척이 운용, 68척이 건조 중에 있다.

그리고 FPSO는 주변의 플랫폼과 서브씨 라인으로부터 수집한 원유 또는 가스를 정제 후 저장하는 목적을 가진 선박형태의 해양플랜트이며 1977년에 Shell에서 처음 운용을 시작한 뒤에 2013년 현재 200여척 이상의 FPSO가 운용되고 있다.

DPS(Dynamic Positioning System)는 추진시스템을 이용하여 GPS신호를 통해 선박의 위치와 선수의 방향을 자동적으로 유지하는 시스템이며 조선해양플랜트 산업에서 대표적인 IT융합 기술의 결과라 할 수 있다.

최근 해양플랜트 산업은 심해 환경에서의 운영 및 생산을 주요 목표로 하고 있으며, 심해 환경을 극복하기 위해 평균 길이와 직경은 작아지고, 파이프라인의 무결점에 대한 요구와 설치 환경의 열악함으로 인한 제약으로 인해 심해 프로젝트는 총 비용이 증가하고 있는 실정이다.

이와 같은 기존 시스템으로는 장기간 운영에 따른 막대한 운영/유지보수 비용이 소요되고, 인력의 실수, 점검미숙으로 인한 피해 및 사고가 발생될 수 있어 예지보전 원천기술 확보 및 국산화 필요성이 대두되고 있다.

대한민국 공개특허 10-2011-0129276호(2011년12월01일 공개) - 부유식 구조물의 자동화된 유지보수관리 시스템. 대한민국 공개특허 10-2013-0114515호(2013년10월18일 공개) - 해양 구조물의 6자유도 운동의 실시간 모니터링을 이용한 해양 구조물의 정적 및 동적 포지셔닝 시스템 및 방법. 대한민국 공개특허 10-2012-0085223호(2012년07월31일 공개) - 부유식 구조물의 자동화된 유지보수관리 시스템. 대한민국 공개특허 10-2014-0025803호(2014년03월05일 공개) - 부유식 해양 구조물의 동적 위치 유지 시스템 및 방법.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 해양플랜트 자산관리를 위한 해양자원 생산장비의 설계데이터와 현장계측 데이터 비교에 의한 잔여수명예측 관리 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 해양자원 생산장비의 설계데이터와 현장계측 데이터 비교에 의한 잔여수명예측 관리 장치는, IMMS(Integrated Marine Measurement System)(1)에 접속하여 해양자원 생산장비로부터 계측되는 로 데이터 중 무어링 라인의 텐션과 스파 움직임을 모니터링하는데 필요한 로드 셀, 텐션 센서 데이터를 포함하는 로(Raw) 데이터를 인터페이싱하는 IMMS 인터페이스부(10); 인터페이싱된 로(Raw) 데이터에 대하여 전처리를 수행하는 전처리부(20); 전처리된 로(Raw) 데이터를 현장 계측 데이터로 이용할 수 있도록 데이터베이스화하는 전처리 데이터베이스(30); 로(Raw) 데이터 파일을 관리하는 파일 시스템(40); 해양자원 생산장비에 대한 설계 데이터를 관리하는 설계데이터 관리 모듈(50); 해양자원 생산장비에 대한 설계 데이터를 데이터베이스화하는 설계 데이터베이스(60); 전처리 데이터베이스(30)에 저장된 현장계측 데이터인 로 데이터와 상기 설계 데이터베이스(60)에 저장된 실제 설계 데이터를 비교하는 비교 모듈(70); 비교 모듈(70)에서 비교된 로 데이터와 상기 설계 데이터베이스(60)에 데이터베이스화된 설계 데이터의 비교결과에 따른 피로평가결과를 데이터베이스화하는 피로평가결과 데이터베이스(80); 및 비교 모듈(70)에서 현장계측 데이터인 로 데이터와 상기 설계 데이터베이스(60)에 저장된 실제 설계 데이터를 비교하여 상기 피로평가결과 데이터베이스(80)에 데이터베이스화된 피로평과결과 데이터를 3차원 가시화 및 분석표시하여 상기 해양자원 생산장비의 잔여수명 데이터를 그래프로 표시하는 그래픽유저인터페이스(90);를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

또한 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 해양자원 생산장비의 설계데이터와 현장계측 데이터 비교에 의한 잔여수명예측 관리방법은, 청구항 1에 기재된 해양자원 생산장비의 설계데이터와 현장계측 데이터 비교에 의한 해양자원 생산장비인 해양플랜트의 잔여수명예측 관리 장치를 이용한 잔여수명예측 관리 방법으로서, 해양플랜트의 하나인 스파 플랫폼의 로 데이터(raw data)인 무어링 라인(mooring line) 텐션과 스파 움직임에 대하여 오퍼레이터의 그리팩유저인터페이스(GUI) 모듈이나 관리자의 그리팩유저인터페이스(GUI) 모듈에서 현장 계측 데이터의 연월을 선택하는 단계(S110); 오퍼레이터의 그리팩유저인터페이스(GUI) 모듈이나 관리자의 그리팩유저인터페이스(GUI) 모듈에서 필요로 하는 로 데이터(raw data)인 무어링 라인(mooring line) 텐션과 스파 움직임 모니터링을 위한 데이터 필터링 조건을 입력하는 단계(S120); 로 데이터의 파일들(raw files)로부터 입력된 상기 데이터 필터링 조건에 따라 전처리부(20)에서 데이터를 추출하는 단계(S130); 데이터 추출 단계(S130)에서 누락된 데이터에 대한 처리를 오퍼레이터의 그리팩유저인터페이스(GUI) 모듈이나 관리자의 그리팩유저인터페이스(GUI) 모듈로부터 받아 처리하는 단계(S150); 데이터 추출에서 오버플로우 데이터에 대한 처리를 오퍼레이터의 그래팩유저인터페이스(GUI) 모듈이나 관리자의 그리팩유저인터페이스(GUI) 모듈로부터 받아 처리하는 단계(S160); 누락 데이터 및 오버플로우 데이터를 로깅(Save to Logging)하는 단계(S170); 누락 데이터 및 오버플로우 데이터를 이용하여 비교모듈(70)에서 미디언 값을 계산하는 단계(S180); 및 데이터 필터링 조건에 따라 상기 전처리부(20)에서 추출된 데이터인 필터링 파일을 전처리 데이터베이스(30)에 저장하고(S190), 상기 전처리 데이터베이스(30)에 저장된 데이터를 상기 비교 모듈(70)에서 현장계측 데이터인 로 데이터와 상기 해양자원 생산장비의 실제 설계 데이터를 비교하여 피로평가결과 데이터베이스(80)에 설계 데이터의 피로평과결과 데이터로 데이터베이스한 후 그래픽유저인터페이스(90)에서 피로평가결과 데이터를 가시화하는 단계(S200);를 포함하여 해양자원 생산장비의 잔여수명 데이터를 그래프로 표시하는 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 추출 단계는 1시간 주기로 추출되어 필터링된 후 폴더에 저장되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 누락 데이터 유형을 해결하기 위해서 1시간 로(raw) 데이터의 로우(rows)를 0.5초 단위의 7200 rows로 고정하는 것이 바람직하다.

삭제

본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 스파 모션(spar motion)과 텐션(tension) 및 피로도 해석을 위해 데이터 전처리 및 필터링 가시화가 가능하다.

둘째, 종래에는 분기별로 데이터 분석 및 보고서 작성에만 1개월 이상 소요되었던 것이 1주일 이내에 분석 및 처리가 가능함으로써 비용과 시간을 절감하고 안전분석 및 피로도 해석 도구로의 확대 개발이 가능하다.

셋째, 스파(spar)에서 가장 중요한 관심사항인 VIM(Vortex Induced Motion) 모션 발생 및 가시화 일부 기능을 개발하고 활용함으로써 보다 효율적인 프로그램 개발 및 모니터링 도구의 상용화가 기술적으로 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 해양자원 생산장비의 설계데이터와 현장계측 데이터 비교에 의한 잔여수명예측 관리 장치를 설명하기 위한 블록 구성도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 해양자원 생산장비의 설계데이터와 현장계측 데이터 비교에 의한 잔여수명예측 관리 장치의 데이터 처리 흐름을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 해양자원 생산장비의 설계데이터와 현장계측 데이터 비교에 의한 잔여수명예측 관리 방법에서 미디언 필터를 시간 단계마다 계산하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 해양자원 생산장비의 설계데이터와 현장계측 데이터 비교에 의한 잔여수명예측 관리 방법에서 필터링하고자 하는 해양플랜트 구조물에 대한 미디언 계산 방법의 일예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 해양자원 생산장비의 설계데이터와 현장계측 데이터 비교에 의한 잔여수명예측 관리 방법에서 스파 데이터 가시화의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 해양자원 생산장비의 설계데이터와 현장계측 데이터 비교에 의한 잔여수명예측 관리 방법에서 이용한 스파 모션과 풍향 가시화의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

아울러, 본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며 이 경우는 해당되는 발명의 설명부분에서 상세히 그 의미를 기재하였으므로, 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로서 본 발명을 파악하여야 함을 밝혀두고자 한다. 또한 실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고, 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.

해양 플랜트에는 다양한 구조물 형식이 존재하며 유연식 구조물인 스파형 구조형태인 스파 플랫폼(spar platform)은 그 중의 한 형태이다.

본 발명에서는 스파 플랫폼 구조물을 대상으로 그 구조물의 안전에 가장 큰 영향을 미치는 무어링(mooring) 시스템에 대한 계측데이터를 체계적으로 분석하기 위해, 다수의 로(raw data : 원자료)로부터의 데이터 추출, 전처리, 가시화에 대해 연구하였다. 특히 무어링 시스템의 경우에는 안전을 위해 동일한 방향으로 3개씩 9가닥의 무어링 라인(mooring line)을 중첩으로 배치하고 있다.

이를 위하여 본 발명에서는 미국 멕시코만에 존재하는 Devils 스파 플랫폼으로부터 계측되는 140여개의 로 데이터(raw data) 중 무어링 라인(mooring line)의 장력과 스파 움직임을 모니터링 하기 위한 데이터 필터링, 데이터 비교 및 가시화에 대하여 설명하기로 한다.

특히 무어링 라인 텐션(mooring line tension)에서 가장 중요한 운전변수인 주요 19개 운전 데이터를 대상으로 정상, 누락, 이상에 대한 범주를 분류하였다. 또한 데이터 필터링 후, 데이터 간 비교를 위해 그래프 가시화를 수행하였다.

더불어 엔지니어링 지원을 위한 스파 모션과 무어링 텐션 라인간의 상관관계를 이해할 수 있도록 IT 도구 및 데이터 변환 자동화 가능성 또한 연구하였다.

스파 모션 관련 운전데이터를 추출하기 위해서 로 데이터(Raw data) 추출, 파일 전처리와 예외사항 처리 및 파일 필터링 처리와 로그(log)가 있다.

우선 로 데이터 추출을 위해서 본 발명에서 활용된 로 데이터는 IMMS(Integrated Marine Measurement System)으로부터 획득된 정보 중 연구에 적합한 정보를 추출하여 활용하였다.

IMMS로부터 추출된 로 데이터는 140개 운전데이터를 포함하고 있으나 무어링 라인 텐션 및 스파 거동과 관련된 주요 19개운전 데이터를 선정하여 진행하였다.

윌리엄(Williams) 사 로부터 획득한 로 데이터는 2006년 8월 1일 11시부터 2007년 7월 31일 24시까지의 1년간의 데이터이다. 로 데이터(raw data)로부터 필요로 하는 일부 정보 추출 후 월별 폴더를 생성하여 관리하도록 하였으며, 폴더는 “DT(Devils Towser)_년월”의 이니셜 형태로 생성되도록 하였다.

각 폴더에는 “D(Devils)_년월일시분” 형태로 명명되어진 파일형태로 1시간 주기로 추출, 필터링 후 저장하도록 개발하였다.

로 데이터는 이진압축파일로 저장되어 있어 윌리엄사에서 제공하는 압축해지 프로그램인 raw2csv.exe 실행파일과 정보추출 옵션을 이용하여 .csv 파일 형태로 추출 및 자동화 할 수 있었다.

자동추출을 위해서는 .raw 파일과 *.cst 파일이 존재해야 하며, 하나라도 누락시에는 추출이 불가능함을 확인하였다.

이러한 연구에 사용된 파일은 2006년 7월, 9월, 12월 데이터이며, 각 월별 데이터 수량은 720개이고, 1개월 데이터는 1.5GB에 달하며, 로 데이터로부터 추출하는 시간은 10분정도가 소요되었다.

그 다음 파일 전처리 및 예외사항을 설명하면 로 데이터 추출을 위한 자동화 프로그램을 개발하면서 표1과 같은 10가지 형태의 데이터 누락 유형이 발견되었다.

또한 다양한 데이터 누락 유형으로 인해 미디언(median) 필터링 수행시 오류를 유발하였다.

누락된 데이터 유형을 종합적으로 해결하기 위해, 1시간 로 데이터(raw data)의 로우(rows)를 7200rows(0.5초 간격)개로 항상 고정하도록 하며, 누락된 로 데이터는 "-"로 표시하여 정형화된 형태의 로(Raw) 데이터 파일을 전처리하는 모듈을 개발하여 표 1에서 도출된 데이터 누락 유형별 문제를 해결하였다.

도 1은 본 발명 제1실시예에 따른 해양자원 생산장비의 설계데이터와 현장계측 데이터 비교에 의한 잔여수명예측 관리 장치를 설명하기 위한 블록 구성도이고, 도 2는 도 1에 나타낸 해양자원 생산장비의 설계데이터와 현장계측 데이터 비교에 의한 잔여수명예측 관리 장치의 데이터 처리 흐름을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.

본 발명 제1실시예에 따른 해양자원 생산장비의 설계데이터와 현장계측 데이터 비교에 의한 잔여수명예측 관리 장치(2)는 도 1에 나타낸 바와 같이, IMMS 인터페이스부(10), 전처리부(20), 전처리 데이터베이스(30), 파일 시스템(40), 설계데이터 관리 모듈(50), 설계 데이터베이스(60), 비교 모듈(70), 피로평가결과 데이터베이스(80) 및 그래픽유저인터페이스(90)로 구성된다.

여기서, IMMS(Integrated Marine Measurement System)(1)는 무어링 데이터를 추출하기 위한 시스템이다.

그리고 잔여수명예측 관리장치(2)의 IMMS 인터페이스부(10)는 IMMS(1)에 접속하여 필요로 하는 로(Raw) 데이터를 인터페이싱한다. 이때, 필요로 하는 데이터의 종류 및 기간(연월일시) 등을 설정하여 로 데이터를 인터페이싱한다.

전처리부(20)는 인터페이싱된 로(Raw) 데이터에 대하여 표 1 및 도 2에 나타낸 바와 같은 전처리를 수행한다. 이와 같은 로 데이터로는 도 2에 나타낸 바와 같이 로드 셀(Load Cell), 텐션 센서(Tension Sensor) 등의 주요 데이터이다.

전처리 데이터베이스(30)는 전처리된 로(Raw) 데이터를 현장 계측 데이터로 이용할 수 있도록 데이터베이스화한다.

파일 시스템(40)은 로(Raw) 데이터 파일을 관리한다.

설계데이터 관리 모듈(50)은 해양자원 생산장비에 대한 설계 데이터를 관리한다.

설계 데이터베이스(60)는 해양자원 생산장비에 대한 설계 데이터를 데이터베이스화한다.

비교 모듈(70)은 전처리 데이터베이스(30)에 저장된 현장계측 데이터인 로 데이터와 설계 데이터베이스(60)에 저장된 실제 설계 데이터를 비교한다.

피로평가결과 데이터베이스(80)는 비교 모듈(70)에서 비교된 로 데이터와 설계 데이터의 비교결과에 따른 피로평가결과를 데이터베이스화한다.

한편 그래픽유저인터페이스(90)는 전처리 데이터 가시화 모듈(91), 월간 보고 모듈(92), 데이터 관리 모듈(93) 및 3차원 가시화 및 분석 표시 모듈(94)로 구성된다.

여기서 전처리 데이터 가시화 모듈(91)은 전처리 데이터베이스(30)에 데이터베이스화된 전처리된 데이터를 모니터 등에 가시화시킬 수 있도록 가시화시킨다.

그리고 월간 보고 모듈(92)은 전처리 데이터베이스(30)에 데이터베이스화된 전처리된 로(Raw) 데이터로부터 필요로 하는 정보를 추출 한 후 월별로 폴더를 생성한다.

데이터 관리 모듈(93)은 전처리 데이터베이스(30)에 데이터베이스화된 전처리된 로(Raw) 데이터를 관리한다.

3차원 가시화 및 분석 표시 모듈(94)은 피로평가결과 데이터베이스(80)에 데이터베이스화된 피로평가결과 데이터를 3차원으로 가시화하고 분석하여 표시하도록 한다.

이러한 그래픽유저인터페이스(90)는 도 3에 나타낸 바와 같이 오퍼레이터 GUI, 관리자(엔지니이링) GUI, 관리자(시스템 오퍼레이팅) GUI 등으로 구성된다.

도 3은 본 발명에 따른 해양자원 생산장비의 설계데이터와 현장계측 데이터 비교에 의한 잔여수명예측 관리 방법에서 미디언 필터를 시간 단계마다 계산하는 것을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명에 따른 설계데이터와 현장계측 데이터 비교에 의한 잔여수명예측 관리 방법에서 미디언 필터를 시간 단계마다 계산하는 것은 도 3에 나타낸 바와 같이, 전처리된 로 데이터(raw data)는 표 2에 도시한 바와 같이 필터링 조건을 임의로 조정 가능한 GUI 개발하여 구현하였으며, 주로 사용된 미디언(median) 필터는 도 3에 도시된 바와 같이 시간 단계(time step)마다 계산되도록 하였다.

필터링 수행은 표 2의 조건에 따라 각 운전변수별로 상태(status)를 명시하여 수행되도록 하였으며 데이터(data)의 상태에 따라 정상(0), 오류(2 또는 3), 누락(1) 등의 상태 값을 필터링 된 데이터 파일에 별도 필드를 정의하여 저장하도록 개발하였다.

도 4는 본 발명에 따른 해양자원 생산장비의 설계데이터와 현장계측 데이터 비교에 의한 잔여수명예측 관리 방법에서 필터링하고자 하는 해양플랜트 구조물에 대한 미디언 계산 방법의 일예를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명에 따른 설계데이터와 현장계측 데이터 비교에 의한 잔여수명예측 관리 방법에서 필터링하고자 하는 해양플랜트 구조물에 대한 미디언 계산 방법은 도 4에 나타낸 바와 같이, IMMS(Integrated Marine Measurement System)(1)와 잔여수명예측 관리장치(2)간 IMMS 인터페이스부(10)를 통해 연결된 후 계측되는 로 데이터에 대하여 표 2에 나타낸 바와 같은 필터링을 수행할 것인가를 판단한다(S100).

판단결과(S100) 필터링을 할 것이라면 필터링하고자 하는 데이터의 연월을 도 2에 나타낸 바와 같은 오퍼레이터나 관리자의 GUI 모듈을 통해 선택한다(S110).

그 다음 필요로 하는 필터링 조건을 오퍼레이터나 관리자의 GUI 모듈을 통해 입력한다(S120).

그에 따라 로 파일들(raw files)로부터 입력된 필터링 조건에 따라 데이터를 추출한다(S130). 이러한 추출은 도 3에서와 같이 1시간 주기로 추출되어 필터링된 후 전처리 데이터베이스(30)와 파일 시스템(40)폴더에 저장된다. 이때, 추출 및 필터링 로그를 생성한다(S140).

그 다음 표 1에서와 같은 누락 데이터에 대한 처리를 오퍼레이터나 관리자의 GUI 모듈에서 전처리부(20)를 통해 수행한다(S150). 이때, 누락 데이터 유형을 해결하기 위해서 1시간 로(raw) 데이터의 로우(rows)를 7200 rows로 고정하였다.

이어서 오버플로우 데이터에 대한 처리를 수행한다(S160).

이와 같은 누락 데이터 및 오버플로우 데이터를 로깅(Save to Logging)한다(S170).

그리고 누락 데이터 및 오버플로우 데이터를 이용하여 미디어 값을 비교모듈(70)에서 계산한다(S180).

그다음 필터링 파일을 저장한다음(S190), 가시화한다(S200). 한편 필터링 파일에 대한 로그를 생성한다(S210). 이때 필터링 파일은 1시간 단위로, 가시화는 3시간 단위로 할 수 있다.

이와 같이 본 발명은 개별 파일을 수행한 후 로그를 자동으로 생성하도록 하였으며, 월별데이터 처리 후 확인 가능한 구조로 개발하였다. 또한 필터링 처리 완료 후 데이터 오류, 누락, 정상 등에 대한 분포형태로 확인할 수 있도록 개발하였다.

도 5은 본 발명에 따른 해양자원 생산장비의 설계데이터와 현장계측 데이터 비교에 의한 잔여수명예측 관리 방법을 이용한 스파 데이터 가시화의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명에 따른 설계데이터와 현장계측 데이터 비교에 의한 잔여수명예측 관리 방법을 이용한 스파 데이터 가시화는 도 5에 나타낸 바와 같은데, 스파에 대한 움직임 가시화 및 무어링 텐션에 대한 그래프 가시화는 이둘 간의 상관관계 분석 및 더 나아가서는 VIM(Vortex Induced Motion) 발생여부를 확인하여 피로도 해석을 위한 기초도구 개발 가능성을 확인하기 위한 것으로, 도 5에 도식화된 GUI(Graphic User Interface)의 하단 좌측은 로 데이터 폴더로부터 인식된 년도, 월을 의미하며, 우측은 필터링 결과에 대한 로그 결과이다.

매 시간별 데이터에 대해 정상, 비정상에 대한 구분과 상세설명을 리스트 형태로 제공하고 있다. 또한 필터링 옵션을 변경하여 필터링 수행이 가능하도록 사용자 인터페이스를 제공하고 있다.

필터링 옵션I 하단에는 1개월 데이터를 필터링 한 결과, 99.5%가 정상적인 데이터, 0.17%가 필터링된 데이터, 0.3%가 누락된 데이터에 대한 통계치를 보여주고 있다. 필터링을 위한 전처리 로그와 필터링 로그를 체계적으로 제공하고 있다.

도 6는 본 발명에 따른 해양자원 생산장비의 설계데이터와 현장계측 데이터 비교에 의한 잔여수명예측 관리 방법을 이용한 스파 모션과 풍향 가시화의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명에 따른 설계데이터와 현장계측 데이터 비교에 의한 잔여수명예측 관리 방법을 이용한 스파 모션과 풍향 가시화는 도 6에 나타낸 바와 같은데, 도 6에서는 스파 모션과 풍향(wind direction)을 동시에 가시화하여 시간에 따라 스파 모션(Spar motion)의 움직임을 적색으로 표시하도록 구현하였다.

또한 맨 하단에는 선택된 임의 시간구간에 따라 스파 모션 궤적이 가시화되도록 구현하였다. 이는 사용자가 임의 구간에 따라 상세한 분석이 가능하고 우측 그래프(graph)에 적색 시각표(time line)를 연동하여 운전 데이터를 동시에 비교할 수 있도록 개발하였다.

각 그래프에는 로우(raw), 필터드(filtered), 미디언 밸류(median value) 등을 선택적으로 가시화할 수 있도록 체크 버튼을 제공하여 선택적인 정보 비교가 가능하도록 개발하였다.

우측의 각 개별 그래프를 더블클릭하면 단일 형태의 팝업창을 통해 보다 정밀한 데이터 가시화 및 분석이 가능한 그래프를 제공하고 있다.

이러한 도 4에서의 필터링하고자 하는 해양플랜트 구조물에 대한 미디언 계산 방법과 도 5에서의 스파 데이터 가시화 및 무어링 텐션의 상관관계 분석 및 도 6에서의 스파 모션과 풍향 가시화에 따른 상세한 분석을 수행한 현장계측 데이터를 설계데이터를 비교하는 경우 해양 플랜트의 구조물에 대한 잔여수명예측 관리가 가능하다.

본 발명을 첨부된 도면과 함께 설명하였으나, 이는 본 발명의 요지를 포함하는 다양한 실시 형태 중의 하나의 실시예에 불과하며, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 하는 데에 그 목적이 있는 것으로, 본 발명은 상기 설명된 실시예에만 국한되는 것이 아님은 명확하다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 하기의 청구범위에 의해 해석되어야 하며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서의 변경, 치환, 대체 등에 의해 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함될 것이다. 또한, 도면의 일부 구성은 구성을 보다 명확하게 설명하기 위한 것으로 실제보다 과장되거나 축소되어 제공된 것임을 명확히 한다.

1 : IMMS 2 : 잔여 수명예측 관리 장치
10 : IMMS 인터페이스부 20 : 전처리부
30 : 전처리 데이터베이스 40 : 파일 시스템
50 : 설계데이터 관리 모듈 60 : 설계 데이터베이스
70 : 비교 모듈 80 : 피로평가결과 데이터베이스
90 : 그래픽유저인터페이스(GUI)

Claims

IMMS(Integrated Marine Measurement System)(1)에 접속하여 해양자원 생산장비로부터 계측되는 로 데이터 중 무어링 라인의 텐션과 스파 움직임을 모니터링하는데 필요한 로드 셀, 텐션 센서 데이터를 포함하는 로(Raw) 데이터를 인터페이싱하는 IMMS 인터페이스부(10);
인터페이싱된 로(Raw) 데이터에 대하여 전처리를 수행하는 전처리부(20);
전처리된 로(Raw) 데이터를 현장 계측 데이터로 이용할 수 있도록 데이터베이스화하는 전처리 데이터베이스(30);
상기 로(Raw) 데이터 파일을 관리하는 파일 시스템(40);
해양자원 생산장비에 대한 설계 데이터를 관리하는 설계데이터 관리 모듈(50);
상기 해양자원 생산장비에 대한 설계 데이터를 데이터베이스화하는 설계 데이터베이스(60);
상기 전처리 데이터베이스(30)에 저장된 현장계측 데이터인 로 데이터와 상기 설계 데이터베이스(60)에 저장된 실제 설계 데이터를 비교하는 비교 모듈(70);
상기 비교 모듈(70)에서 비교된 로 데이터와 상기 설계 데이터베이스(60)에 데이터베이스화된 설계 데이터의 비교결과에 따른 피로평가결과를 데이터베이스화하는 피로평가결과 데이터베이스(80); 및
상기 비교 모듈(70)에서 현장계측 데이터인 로 데이터와 상기 설계 데이터베이스(60)에 저장된 실제 설계 데이터를 비교하여 상기 피로평가결과 데이터베이스(80)에 데이터베이스화된 피로평과결과 데이터를 3차원 가시화 및 분석표시하여 상기 해양자원 생산장비의 잔여수명 데이터를 그래프로 표시하는 그래픽유저인터페이스(90);를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 해양자원 생산장비의 설계데이터와 현장계측 데이터 비교에 의한 해양자원 생산장비의 잔여수명예측 관리 장치.
청구항 1에 기재된 해양자원 생산장비의 설계데이터와 현장계측 데이터 비교에 의한 해양자원 생산장비인 해양플랜트의 잔여수명예측 관리 장치를 이용한 잔여수명예측 관리 방법으로서,
해양플랜트의 하나인 스파 플랫폼의 로 데이터(raw data)인 무어링 라인(mooring line) 텐션과 스파 움직임에 대하여 오퍼레이터의 그리팩유저인터페이스(GUI) 모듈이나 관리자의 그리팩유저인터페이스(GUI) 모듈에서 현장 계측 데이터의 연월을 선택하는 단계(S110);
상기 오퍼레이터의 그리팩유저인터페이스(GUI) 모듈이나 관리자의 그리팩유저인터페이스(GUI) 모듈에서 필요로 하는 로 데이터(raw data)인 무어링 라인(mooring line) 텐션과 스파 움직임 모니터링을 위한 데이터 필터링 조건을 입력하는 단계(S120);
상기 로 데이터의 파일들(raw files)로부터 입력된 상기 데이터 필터링 조건에 따라 전처리부(20)에서 데이터를 추출하는 단계(S130);
상기 데이터 추출 단계(S130)에서 누락된 데이터에 대한 처리를 오퍼레이터의 그리팩유저인터페이스(GUI) 모듈이나 관리자의 그리팩유저인터페이스(GUI) 모듈로부터 받아 처리하는 단계(S150);
상기 데이터 추출에서 오버플로우 데이터에 대한 처리를 오퍼레이터의 그래팩유저인터페이스(GUI) 모듈이나 관리자의 그리팩유저인터페이스(GUI) 모듈로부터 받아 처리하는 단계(S160);
상기 누락 데이터 및 오버플로우 데이터를 로깅(Save to Logging)하는 단계(S170);
상기 누락 데이터 및 오버플로우 데이터를 이용하여 비교모듈(70)에서 미디언 값을 계산하는 단계(S180); 및
상기 데이터 필터링 조건에 따라 상기 전처리부(20)에서 추출된 데이터인 필터링 파일을 전처리 데이터베이스(30)에 저장하고(S190), 상기 전처리 데이터베이스(30)에 저장된 데이터를 상기 비교 모듈(70)에서 현장계측 데이터인 로 데이터와 상기 해양자원 생산장비의 실제 설계 데이터를 비교하여 피로평가결과 데이터베이스(80)에 설계 데이터의 피로평과결과 데이터로 데이터베이스한 후 그래픽유저인터페이스(90)에서 피로평가결과 데이터를 가시화하는 단계(S200);를 포함하여 해양자원 생산장비의 잔여수명 데이터를 그래프로 표시하는 것을 특징으로 하는 해양자원 생산장비의 설계데이터와 현장계측 데이터 비교에 의한 잔여수명예측 관리 방법.
제2항에 있어서,
상기 추출 단계는 1시간 주기로 추출되어 필터링된 후 폴더에 저장되는 것을 특징으로 하는 해양자원 생산장비의 설계데이터와 현장계측 데이터 비교에 의한 잔여수명예측 관리 방법.
제3항에 있어서,
상기 누락 데이터 유형을 해결하기 위해서 1시간 로(raw) 데이터의 로우(raws)를 0.5초 단위의 7200 raws로 고정하는 것을 특징으로 하는 해양자원 생산장비의 설계데이터와 현장계측 데이터 비교에 의한 잔여수명예측 관리 방법.
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