KR101714512B1 - 원격 운항 제어시스템 및 그의 통신 방법 - Google Patents

원격 운항 제어시스템 및 그의 통신 방법 Download PDF

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Abstract

원격 운항 제어시스템 및 그의 통신방법에 관한 것으로, 선박이나 해양 플랜트에 마련되고 선박이나 해양 플랜트의 운항을 제어하는 선박용 원격 운항 제어장치 및 육상의 관제소에 설치되고 선박이나 해양 플랜트의 위치 및 거리 정보에 기초해서 복수의 통신망으로 구성된 통신 네트워크를 통해 상기 선박용 원격 운항 제어장치를 원격으로 제어하는 원격지용 원격 운항 제어시스템을 포함하는 구성을 마련하여, 선박이나 해양 플랜트의 위치 및 거리 정보에 기초해서 통신방법을 자동으로 변경해서 선박이나 해양 플랜트를 원격으로 제어할 수 있다는 효과가 얻어진다.

Description

원격 운항 제어시스템 및 그의 통신 방법{REMOTE PILOT CONTROL SYSTEM AND COMMUNICATION METHOD THEREOF}
본 발명은 원격 운항 제어시스템 및 그의 통신 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원격으로 선박의 운항을 제어하는 원격 운항 제어시스템 및 그의 통신 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 무인화 선박은 승무원이 없이 원격으로 조정해서 운항하는 선박을 말한다.
최근 선박을 무인으로 운행하는 무인화 선박에 대한 기술이 개발되고 있다.
이에 따라, 군사목적의 잠수함이나 군함 등을 무인화하는 기술은 이미 개발 중에 있거나 완료된 상태이다.
예를 들어, 본 출원인은 하기의 특허문헌 1 등에 자율 무인 잠수정에 관한 기술을 개시하여 출원한 바 있다.
그리고 하기의 특허문헌 2에는 무인운항 선박에 관한 기술이 개시되어 있다.
특허문헌 2에는 선박의 원격 운항에 필요한 데이터를 수집 및 가공하여 생성된 실측 데이터를 인공위성으로 송신하는 선박서버 및 선박 서버로부터 실측 데이터를 수신한 경우 수신된 실측 데이터에 기초하여 선박의 원격 운항을 위한 제1 운항 정보를 생성하여 인공위성으로 송신하고, 선박 서버로부터 실측 데이터를 지정된 횟수 이상 수신 실패한 경우, 과거에 수신한 실측 데이터를 이용하여 추정 데이터를 계산하고, 추정 데이터에 의해 산출되는 추정 운항 정보를 위성으로 전송하는 육상 서버를 포함하는 무인운항을 위한 선박의 운항정보 전송 시스템의 구성이 기재되어 있다.
대한민국 특허 공개번호 제10-2014-0139152호(2014년 12월 5일 공개) 대한민국 특허 등록번호 제10-1284862호(2013년 7월 9일 공고)
그러나 종래기술에 따른 무인화 선박은 인공위성을 통해 육상에 마련된 관제센터나 서버에서 선박과 통신을 수행하여 선박의 운항을 원격으로 조종함에 따라, 선박과의 통신이 불가능하거나 이상이 발생한 경우, 선박의 운항을 적절하게 조정할 수 없는 문제점이 있었다.
이로 인해, 종래기술에 따른 무인화 선박은 대형 사고를 발생시킬 위험이 있었다.
따라서, 선박에 마련되는 선단 시스템을 무인화하고, 선박에 구비된 각종 센서나 카메라를 통해 선박 주변 상황 정보를 수집한 고성능 센서 데이터, 선박의 엔진 등 각종 장비의 동작 상태를 감지한 엔진 룸 데이터 및 타 선박의 운항 정보, 날씨 정보 등을 포함하는 항해 관련 데이터를 분석해서 최적 항로를 생성하고 생성된 최적 항로를 따라 자동 항해할 수 있는 무인화 선박용 선단 시스템의 개발이 요구되고 있다.
한편, 종래에는 선장 및 항해사가 기본적으로 선박의 운항을 제어하고, 입항 시에는 해당 항구에 대한 전문적인 지식을 갖춘 도선사가 승선하여 안전하게 선박을 운항한다.
따라서, 도선사가 수행하는 업무를 지원하여 선박을 안전하게 입항시켜 무인화 선박을 구현할 수 있는 기술의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 원격으로 선박의 운항을 제어하는 원격 운항 제어시스템 및 그의 통신방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 선박의 위치 및 거리에 따라 서로 다른 통신 방식으로 복수의 통신환경을 구축하고, 각각의 통신 환경에 대응하여 선박의 원격 제어가 가능한 원격 운항 제어시스템 및 그의 통신방법을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 원격 운항 제어시스템은 선박이나 해양 플랜트에 마련되고 선박이나 해양 플랜트를 원격 운항하도록 제어하는 선박용 원격 운항 제어장치 및 육상의 관제소에 설치되고 선박이나 해양 플랜트의 위치 및 거리 정보에 기초해서 복수의 통신망으로 구성된 통신 네트워크를 통해 상기 선박용 원격 운항 제어장치를 원격으로 제어하는 원격지용 원격 운항 제어시스템을 포함하고, 상기 원격지용 원격 운항 제어시스템은 복수의 통신망 중에서 신호의 강도가 가장 높은 통신망을 통해 상기 선박용 원격 운항 제어장치를 원격 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 선박용 원격 운항 제어장치는 상기 원격지용 원격 운항 제어시스템과 통신을 수행하는 통신모듈, 상기 원격지용 원격 운항 제어시스템의 원격 제어신호에 따라 선박이나 해양플랜트를 운항하도록 항해 관련 장치를 제어하는 원격 운항 제어부 및 복수의 통신망 중에서 상대적으로 우선순위가 높은 통신망을 선택하는 통신방법 우선권 결정모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 원격지용 원격 운항 제어시스템은 항구나 항로의 정보를 제공 및 공유하는 통합 항구 및 항로 정보 제공 및 공유 시스템, 상기 통신 네트워크를 통해 선박용 원격 운항 제어장치와 통신을 수행하는 통신모듈 및 미리 설정된 우선순위에 기초해서 통신방법을 선택하는 통신방법 선택 시스템을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 통신방법 선택 시스템은 사용자의 권한에 기초해서 복수의 통신망 중에서 어느 하나를 수동으로 선택받고, 상기 통신모듈은 선택된 통신망을 통해 상기 선박용 원격 운항 제어장치와 통신을 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 선박용 원격 운항 제어장치는 상기 원격지용 원격 운항 제어시스템으로부터 전송되는 모니터링 데이터의 전송 지연시간을 계산하는 모니터링 데이터 전송 지연시간 계산모듈을 더 포함하고, 상기 원격지용 원격 운항 제어시스템은 모니터링 및 제어 데이터들에 대하여 선박이나 해양 플랜트와 신호를 주고 받는 사항에 대하여 통신 환경에 따른 지연시간을 계산해서 표시하는 모니터링 데이터 지연시간 계산모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 모니터링 데이터 지연시간 계산모듈은 상기 모니터링 데이터 전송 지연시간 계산모듈과의 통신을 통해 시간을 동기화하고, 모니터링 데이터의 송수신 과정에서 발생하는 지연시간을 계산하는 것을 특징으로 한다.
상기 통신 네트워크는 서로 다른 위치에 각각 설치된 복수의 원격지용 원격 운항 제어시스템으로부터 제공되는 항구 및 항로 정보를 기반으로 자주 이용되는 경로에 대한 정보를 공유하고, 최적의 항로를 제공하는 통합 네트워크 서버를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 원격 운항 제어시스템의 통신방법은 원격지용 원격 운항 제어시스템에서 선박이나 해양 플랜트의 위치 및 거리정보에 기초해서 통신 네트워크를 구성하는 복수의 통신망 중에서 신호의 강도가 가장 높은 통신망을 통해 선박용 원격 운항 제어장치와 통신을 수행하여 선박이나 해양 플랜트의 운항을 원격으로 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 (a) 상기 원격지용 원격 운항 제어시스템과 선박용 원격 운항 제어장치의 시간을 동기화하고, 지연시간을 계산하는 단계, (b) 선박이나 해양 플랜트의 운항 상태를 모니터링하여 원격으로 제어하는 단계 및 (c) 사용자의 권한에 기초해서 복수의 통신망 중에서 어느 하나를 수동으로 선택받고 선택된 통신망을 통해 통신을 수행하여 선박이나 해양 플랜트의 운항을 원격으로 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 (a)단계는 (a1) 상기 원격지용 원격 운항 제어시스템에서 제1 신호 송출 시간정보를 포함하는 제1 신호를 송신하는 단계, (a2) 상기 선박용 원격 운항 제어장치에서 상기 제1 신호에 응답해서 제2 신호 송출 시간정보를 포함하는 제2 신호를 송신하는 단계, (a3) 상기 원격지용 원격 운항 제어시스템에서 상기 제1 및 제2 신호의 송수신에 걸린 시간을 측정하여 지연시간을 계산하는 단계, (a4) 상기 (a3)단계에서 계산된 지연시간과 상기 제1 신호 송출 시간 정보의 합이 미리 설정된 오차범위 이내인지 여부를 검사하는 단계 및 (a5) 상기 (a4)단계의 검사결과 상기 오차범위를 초과하는 경우, 상기 선박용 원격 운항 제어장치의 시간을 보정하는 단계를 포함하고, 상기 (a5)에서 보정된 시간은 상기 선박용 원격 운항 제어장치의 현재 시간에서 상기 제1 신호 송출 시간 정보를 감산하고, 상기 제2 신호 송출 시간 정보 및 지연시간을 합산한 시간으로 설정하는 것을 특징으로 한다.
상기 (c)단계는 (c1) 사용자의 식별정보를 이용해서 사용자의 권한을 검색하는 단계, (c2) 사용자가 미리 설정된 등급 이상의 권한을 인증받은 경우, 수동모드로 변경해서 수동으로 설정된 통신망을 통해 통신을 수행하고, 설정된 통신망의 변경을 방지하는 단계 및 (c3) 사용자로부터 통신망의 수동 설정을 종료하기 위한 조작 명령이 입력되면, 다시 자동모드로 복귀해서 신호의 강도가 가장 높은 통신망을 통해 통신을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 (d) 상기 통신 네트워크에 마련된 통합 네트워크 서버를 통해서 서로 다른 위치에 각각 설치된 복수의 원격지용 원격 운항 제어시스템으로부터 제공되는 항구 정보 및 항로 정보를 공유하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 원격 운항 제어시스템 및 그의 통신방법에 의하면, 선박이나 해양 플랜트의 위치 및 거리 정보에 기초해서 통신방법을 자동으로 변경해서 선박이나 해양 플랜트를 원격으로 제어할 수 있다는 효과가 얻어진다.
이에 따라, 본 발명에 의하면, 외부에서의 원격 운항 기능을 갖춘 제어 시스템을 적용하고, 선박의 정보 및 항로를 공유하는 시스템을 제공함으로써, 선박 및 선단(Bridge)를 무인화할 수 있다는 효과가 얻어진다.
그리고 본 발명에 의하면, 서로 이격된 위치에 설치된 각 원격지용 원격 운항 제어시스템에서 제공되는 선박의 운항 정보, 항구 및 항로 정보를 공유하고, 최적의 항로를 제공할 수 있다는 효과가 얻어진다.
이로 인해, 본 발명에 의하면, 세계의 항구에 대한 정보를 통합하여 제공함으로써, 기존의 선박 제어 시스템 보다 적은 인건비로 선박을 운항할 수 있다는 효과가 얻어진다.
또한, 본 발명에 의하면, 입항이나 출항 시와 같이 복잡한 환경에서는 사용자의 권한에 따라 통신방법을 수동으로 설정해서 선박이나 해양 플랜트의 운항을 원격으로 제어함으로써, 시스템의 안정성을 향상시키고, 사고 위험을 현저하게 감소시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 원격 운항 제어시스템의 블록 구성도,
도 2는 복수의 원격 제어시스템이 통신 가능하게 연결된 원격 운항 제어시스템의 예시도,
도 3은 원격 제어시스템과 선박용 제어장치의 시간 동기화 및 지연시간 계산방법을 단계별로 설명하는 흐름도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 원격 운항 제어시스템의 통신방법을 단계별로 설명하는 흐름도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 원격 운항 제어시스템 및 그의 통신 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 실시 예에서는 설명의 편의를 위하여 선박을 이용해서 설명하기로 한다.
그러나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 선박뿐만 아니라 해양 구조물 등에도 적용될 수 있음에 유의하여야 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 원격 운항 제어시스템의 블록 구성도이다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 원격 운항 제어시스템(10)은 도 1에 도시된 바와 같이, 선박이나 해양 플랜트에 마련되고 선박이나 해양 플랜트의 운항을 제어하는 선박용 원격 운항 제어장치(이하 '선박용 제어장치'라 약칭함)(20)와 육상의 관제소에 설치되고 선박의 위치 및 거리 정보에 기초해서 복수의 통신망으로 구성된 통신 네트워크(30)를 통해 선박용 제어장치(20)를 원격 제어하는 원격지용 원격 운항 제어시스템(이하 '원격 제어시스템(40)'이라 함)(40)을 포함한다.
선박용 제어장치(20)은 원격 제어시스템(40)과 통신을 수행하는 통신모듈(21), 원격 제어시스템(40)의 원격 제어신호에 따라 선박을 운항하도록 제어하는 원격 운항 제어부(22) 및 각 장치 간에 송수신되는 신호를 인터페이스 하는 신호 인터페이스 모듈(23)을 포함할 수 있다.
원격 운항 제어부(22)는 선박 데이터를 수집하고 수집된 선박 데이터를 분석해서 최적 항로과 운항 속도를 결정하여 선박의 항해 관련 장치를 제어할 수 있다.
여기서, 상기 선박 데이터는 선박 주변 상황정보를 수집한 고성능 센서 데이터, 선박의 엔진 룸에 마련되는 엔진, 연료펌프 등 각종 운항 장비의 동작 상태를 감지한 엔진 룸 데이터 및 주변을 운항 중인 타 선박의 운항 정보, 날씨 정보 등을 포함하는 항해 관련 데이터를 포함할 수 있다.
이와 함께, 선박용 제어장치(20)는 원격 제어시스템(40)으로부터 전송되는 모니터링 데이터의 전송 지연시간을 계산하는 모니터링 데이터 전송 지연시간 계산모듈(24)과 복수의 통신망 중에서 상대적으로 우선순위가 높은 통신망을 선택하는 통신방법 우선권 결정모듈(25)을 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 모니터링 데이터 전송 지연시간 계산모듈(24)은 원격 제어시스템(40)으로부터 수신되는 신호에 포함된 송출 시간 정보를 이용해서 시간을 동기화하고, 모니터링 데이터가 송신된 시간과 수신된 시간을 비교해서 전송 지연시간을 계산할 수 있다.
통신방법 우선권 결정모듈(25)은 통신방법 우선권 결정모듈(25)은 현 시점에서 수신되는 신호의 강도가 가장 높은 통신망을 자동으로 선택할 수 있다.
예를 들어, 통신방법 우선권 결정모듈(25)는 아래에서 설명할 통신 네트워크(30)에 마련되는 복수의 통신망 각각의 레이턴시(latency) 및 대역폭(bandwidth)을 측정하고, 측정된 각 통신망의 레이턴시 및 대역폭 측정값과 측정시간을 매핑한 통신망 관리 테이블을 이용해서 우선순위가 높은 통신망을 선택해서 통신을 수행하도록 우선권을 결정할 수 있다.
이와 함께, 통신방법 우선권 결정모듈(25)은 사용자의 권한에 기초해서 통신 방법 설정 기준을 결정할 수 있다.
통신 네트워크(30)는 각각 서로 다른 주파수 대역을 사용하는 하나 이상의 위성 통신망과 육상 이동 통신망을 포함할 수 있다.
예를 들어, 통신 네트워크(30)는 각각 IRIDIUM(LBAND), VSAT(Ka~Ku-BAND), AD-HOC(C-BAND 5Ghz Wifi), LTE(UHF)으로 마련되는 제1 내지 제4 통신망(31 내지 34)을 포함할 수 있다.
원격 제어시스템(40)은 원격으로 제어할 대상인 선박이나 해양 플랜트의 환경을 파악할 수 있는 정보를 제공하는 코닝 디스플레이(Conning Display Unit)(41), 전자해도 표시 정보시스템(Electronic Chart Display & Information System, 이하 '전자해도'라 약칭함)(42), 선박이나 해양 플랜트의 상태를 확인하기 위한 선박 모니터링 장치(Ship Monitoring)(43), 선박을 원격으로 제어하기 위한 조향 장치(Steering Equipment)(44)와 텔레그래프(Telegraph)(45), 항구나 항로의 정보를 제공 및 공유하는 통합 항구 및 항로 정보 제공 및 공유 시스템(46,47), 원격지용 통신모듈(48), 통신방법을 선택할 수 있는 통신방법 선택 시스템(49), 그리고 모니터링(Monitoring) 및 제어 데이터(Control Data)들에 대하여 선박이나 해양 플랜트와 원격 제어시스템(40)이 신호를 주고 받는 사항에 대하여 통신 환경에 따른 지연시간(Delay Time)을 계산해서 표시하는 모니터링 데이터 지연시간 계산모듈(Monitoring Data Time Delay Calculation Module)(50)을 포함할 수 있다.
코닝 디스플레이(41)는 선박의 헤딩(Heading), 타각(Rudder Angle), GPS, 속도(Speed), 바람(Wind), 파도(Wave)와 같은 선박이나 해양 플랜트의 운용에 필요한 정보를 표시하는 기능을 한다.
여기서, 상기 헤딩은 선박의 조타실에 마련된 나침반에 표시되는 현재 선박의 방향 각도이고, 상기 타각은 선체 중심선과 키가 이루는 각을 말한다.
전자해도(42)는 현재 선박의 위치 정보 표시 및 지리적 상황 정보와 해저 지형 정보를 포함하는 해도 정보를 제공할 수 있다.
선박 모니터링 장치(43)는 코닝 디스플레이(41)나 전자해도(42)에서 표시하지 못하는 선박이나 해양 플랜트의 필수적인 요소(안전 및 안정성에 위해가 되는 요소)에 대한 모니터링을 수행한다.
조향 장치(44)는 선박의 진행 방향을 원격으로 제어하고, 텔레그래프(43)는 선박의 전후진 및 속도를 제어한다.
모니터링 데이터 지연시간 계산모듈(50)은 원격지 제어시스템(40)에서 선박을 원격으로 제어하기 위해, 원격 제어시스템(40)과 선박용 제어장치(20)의 시간을 동기화하고, 모니터링 데이터의 송수신 과정에서 발생하는 지연시간을 계산하는 기능을 한다.
한편, 원격 제어시스템(40)은 통신 네트워크(30)를 통해 하나 이상의 다른 원격 제어시스템(10)과 통신을 통해 선박의 운항 정보, 항구 및 항로 정보를 공유할 수 있다.
도 2는 복수의 원격 제어시스템이 통신 가능하게 연결된 원격 운항 제어시스템의 예시도이다.
통신 네트워크(30)에는 도 2에 도시된 바와 같이, 각 원격 제어시스템(40)으로부터 항구 및 항로 정보를 기반으로 자주 이용되는 경로에 대한 정보를 공유하고, 최적의 항로를 제공하는 통합 네트워크 서버(35)가 마련될 수 있다.
통합 항구 정보 제공 및 공유 시스템(46)은 기존의 도선사들이 각각의 항구에 대한 숙련된 경험을 바탕으로 접안 및 출항을 도와주는 기능을 지원할 수 있다.
이를 위해, 통합 항구 정보 제공 및 공유 시스템(46)은 기존의 도선사들이 경험을 통해 파악한 각 항구들에 대한 주의사항 및 특이사항, 입출항 및 접안에 대한 정보를 공유하고, 항구 내에서의 최적의 경로를 검색해서 제공할 수 있다.
즉, 통합 항구 정보 제공 및 공유 시스템(46)은 도선사가 원격 운항 제어시스템(10)을 사용하면서 기록되는 데이터를 기반으로 해당 항구의 상황에 따른 대처 방법 및 입출항의 난이도, 특이사항 등에 대한 최적 데이터를 축적하고, 향후 축적된 데이터를 기반으로 효율적인 입출항 및 접안이 이루이질 수 있도록 지원한다.
그리고 통합 항구 정보 제공 및 공유 시스템(46)은 도선사가 직접 특이사항 및 최적 경로 등을 공유할 수 있도록 솔루션(Solution)을 제공하고, 이를 원격 운항 제어시스템 이용자들 사이의 네트워크를 통해 활용도를 더욱 높일 수 있다.
통합 항로 정보 제공 및 공유 시스템(47)은 선박이 연안이나 대양을 운항하는 선박의 항로 및 최적 경로 정로를 제공해서 공유한다.
이와 같이, 본 발명은 서로 이격된 위치에 설치된 각 원격지용 원격 운항 제어시스템에서 제공되는 선박의 운항 정보, 항구 및 항로 정보를 공유하고, 최적의 항로를 제공할 수 있다.
통신방법 선택 시스템(49)은 선박용 제어장치(20)의 통신방법 우선권 결정모듈(25)과 마찬가지로, 현재 시점에서 수신되는 신호의 강도가 가장 높은 통신망을 자동으로 선택할 수 있다.
그리고 통신방법 선택 시스템(49)은 사용자, 예컨대 원격 운항 제어시스템(10)을 운영하는 운영자의 권한에 기초해서 통신방법 설정 기준을 결정할 수 있다.
이와 같은 원격 운항 제어시스템(10)의 통신방법은 아래에서 도 4를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
모니터링 데이터 지연시간 계산모듈(50)은 선박용 제어장치(20)의 모니터링 데이터 전송 지연시간 계산모듈(24)과의 통신을 통해 시간을 동기화하고, 모니터링 데이터의 송수신 과정에서 발생하는 지연시간을 계산한다.
즉, 원격 제어시스템(40)에서 선박을 원격으로 제어하기 위해서는 원격 제어시스템(40)과 선박용 제어장치(20)의 시간을 동기화해야 한다
도 3을 참조하여 원격 제어시스템(40)과 선박용 제어장치의 시간 동기화 및 지연시간 계산방법을 상세하게 설명한다.
예를 들어, 도 3은 원격 제어시스템과 선박용 제어장치의 시간 동기화 및 지연시간 계산방법을 단계별로 설명하는 흐름도이다.
도 3의 S10단계에서 원격 제어시스템(40)의 모니터링 데이터 지연시간 계산모듈(50)은 모니터링 데이터의 전송 과정에서 발생하는 지연시간을 계산하기 전에 미리 설정된 제1 신호를 송출한다.
이때, 송출되는 제1 신호는 원격 제어시스템(40)에서 제1 신호를 송출한 시점의 신호 송출 시간 정보(T0)를 포함한다. 여기서, 상기 신호 송출 시간 정보는 통신 네트워크(30)를 통해 실시간으로 동기화된다.
선박용 제어장치(20)의 모니터링 데이터 전송 지연시간 계산모듈(24)은 제1 신호가 수신되면, 원격 운항 제어 시스템(40)으로 제1 신호에 응답하는 제2 신호를 송신한다(S12).
이때, 송출되는 제2 신호는 선박용 제어장치(20)에서 제2 신호를 송출한 시점의 신호 송출 시간 정보(T1)를 포함한다.
그러면, 모니터링 데이터 지연시간 계산모듈(50)은 제1 및 제2 신호의 송수신에 걸린 시간(T)을 측정한다(S14).
여기서, 지연시간은 송수신에 걸린 시간(T)의 절반에 해당함에 따라, T/2로 표현될 수 있다.
이에 따라, 모니터링 데이터 지연시간 계산모듈(50)은 제1 및 제2 신호의 송수신에 걸린 시간을 이용해서 지연시간을 계산할 수 있다(S16).
S18단계에서 모니터링 데이터 지연시간 계산모듈(50)은 제1 신호 송출 시간 정보(T0)와 지연시간(T/2)의 합이 미리 설정된 오차범위를 초과하는지 여부를 검사할 수 있다.
상기 오차범위는 선박용 제어장치(20)에서 제2 신호가 송출된 시점의 제2 신호 송출 시간 정보(T1)와 미리 설정된 오차 범위 한계값(x)의 차 및 상기 오차 범위 한계값(x)의 합 사이의 범위로 설정될 수 있다(T1-x<T0+T/2<T1+x).
예를 들어, 상기 오차 범위 한계값(x)은 약 0.1초로 설정될 수 있다.
만약, S18단계의 검사결과 제1 신호 송출 시간 정보와 지연시간의 합(T0+T/2)이 오차 범위를 초과하는 경우, 원격 제어시스템(40)은 선박용 제어장치(30)의 시간을 보정하도록 제어한다(S20).
이때, 선박용 제어장치(30)의 보정된 시간(Ts1)은 다음의 수학식 1에 따라, 선박용 제어장치(30)의 현재 시간(Ts0)에서 제1 신호 송출 시간 정보(T0)를 감산하고, 제2 신호 송출 시간 정보(T1) 및 지연시간(T/2)을 합산한 시간으로 설정될 수 있다.
Figure 112015033889292-pat00001
이어서, 원격 제어시스템(40)의 모니터링 데이터 지연시간 계산모듈(50)은 S10단계로 진행해서 시간 동기화 및 지연시간 계산 과정을 반복 수행한다.
반면, S18단계의 검사결과 제1 신호 송출 시간 정보와 지연시간의 합(T0+T/2)이 오차 범위 이내이면, 모니터링 데이터 지연시간 계산모듈(50)은 지연시간을 표시하고, 원격 제어시스템(40)과 선박용 제어장치(20)의 시간 동기화 및 지연시간 계산 과정을 종료한다.
다음, 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 원격 운항 제어시스템의 통신방법을 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 원격 운항 제어시스템의 통신방법을 단계별로 설명하는 흐름도이다.
본 발명은 선박이나 해양 플랜트의 위치 및 거리 정보에 기초해서 복수의 통신방법 중에서 하나를 선택해서 선박의 운항을 원격으로 제어한다.
이를 위해, 본 발명은 복수의 통신망 중에서 신호의 강도가 가장 높은 통신망을 선택해서 선박과 통신한다.
한편, 입항 및 출항 시와 같이 복잡한 환경에서 선박을 원격 제어하는 경우, 통신 방법을 자동으로 변경하도록 설정하면, 통신방법이 변경되는 과정에서 송수신 신호의 지연 등으로 인해 원격 운항 제어를 정상적으로 수행하지 못하는 시간이 발생할 수 있다.
이와 같이 선박의 원격 제어과정에서 아주 짧은 시간이라도 정상적인 제어가 가 이루어지지 않게 되면, 원격 운항 제어시스템의 불안정성을 증가시키고, 선박의 충돌과 같은 대형 사고를 발생시킬 수 있는 문제점이 있다.
이에 따라, 본 발명은 기본적으로 현재 시점에서 신호의 강도가 가장 높은 통신방법을 자동으로 선택하고, 입출항시와 같이 복잡한 환경에서 사용자의 권한에 따라 통신 모드를 변경할 수 있다.
상세하게 설명하면, 도 4의 S30단계에서 사용자, 원격 운항 제어시스템(10)의 운영자는 선박의 원격 제어를 위해 원격 제어시스템(40)에 아이디(ID)와 비밀번호(password)와 같은 식별 정보를 이용해서 로그인한다.
사용자의 인증이 완료되면, 원격 제어시스템(40)의 통신방법 선택 시스템(49)은 디폴트 설정에 따라 통신방법을 자동으로 설정하는 자동모드로 진입해서 복수의 통신망 중에서 수신되는 신호 강도가 가장 높은 통신망을 자동으로 선택한다(S32).
이때, 통신방법 선택 시스템(49)는 통신 네트워크(30)에 마련된 복수의 통신망 각각의 레이턴시 및 대역폭을 측정하고, 측정된 각 통신망의 레이턴시 및 대역폭 측정값과 측정시간을 매핑한 통신망 관리 테이블을 이용해서 우선순위가 높은 통신망을 선택해서 통신을 수행하도록 우선권을 결정할 수 있다.
이에 따라, 통신모듈(48)은 선택된 통신망을 통해 선박용 원격 제어장치(20)와 통신을 수행한다.
한편, S34단계에서 입항이나 출항과 같이 복잡한 환경에서 통신방법이 자동으로 변경되는 것을 방지하기 위해, 원격 제어시스템(40)은 미리 설정된 권한을 부여받은 사용자가 통신방법을 수동으로 선택하기 위해 수동모드로 변경하고자 하는 조작명령이 입력되는지 여부를 검사한다.
S34단계의 검사 결과 수동모드 변경을 위한 조작명령이 미입력되면, 원격 제어시스템(40)은 아래의 S46단계로 진행하도록 제어한다.
반면, S34단계의 검사결과 수동모드 변경을 위한 조작명령이 입력되면, 통신방법 선택 시스템(49)은 현재 로그인된 사용자의 권한을 검사하고(S36), 현재 사용자가 미리 설정된 등급 이상의 권한을 인증받은 사용자인지 여부를 검사한다(S38).
만약, S38단계의 검사결과 사용자의 권한이 미인증되면, 통신방법 선택 시스템(49)은 수동모드 전환이 불가능함을 안내하고, S34단계로 진행한다.
반면, S38단계의 검사결과 사용자의 권한이 인증되면, 통신방법 선택 시스템(49)은 수동모드로 변경하고, 사용자의 조작명령에 따라 선택된 통신방법을 수동으로 설정한다.
이에 따라, 통신모듈(48)은 수동으로 설정된 통신방법, 즉 해당 통신망을 통해 선박용 제어장치(20)와 통신한다(S40).
S42단계에서 통신방법 선택 시스템(49)은 사용자로부터 입항이나 출항과 같이 복잡한 환경에서의 원격 제어 동작이 완료되어 수동모드를 종료하기 위한 조작명령이 입력되는지 여부를 검사하고, 수동모드 종료를 위한 조작명령이 입력될 때까지 현재 설정된 통신망을 유지한 상태에서 대기한다.
만약, S42단계의 검사결과 수동모드 종료를 위한 조작명령이 입력되면, 통신방법 선택 시스템(49)은 자동모드로 복귀해서 복수의 통신망 중에서 수신 신호의 강도가 가장 높은 통신망을 선택한다.
한편, S46단계에서 통신방법 선택 시스템(49)은 선박에 대한 원격 운항 제어 중지명령이 입력되는지 여부를 검사하고, 원격 운항 제어 중지명령이 입력될 때까지 S32단계 내지 S46단계를 반복 수행한다.
만약, S46단계의 검사결과 원격 운항 제어 중지명령이 입력되면, 원격 제어시스템(40)은 각 장치의 구동을 중지하고 종료한다.
상기한 바와 같은 과정을 통하여, 본 발명은 선박이나 해양 플랜트의 위치 및 거리 정보에 기초해서 통신방법을 자동으로 변경해서 선박이나 해양 플랜트를 원격으로 제어할 수 있다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
상기의 실시 예에서는 선박을 이용해서 설명하였으나, 선박뿐만 아니라 해양 구조물 등에도 적용되도록 변경될 수 있다.
본 발명은 선박이나 해양 플랜트의 위치 및 거리 정보에 기초해서 통신방법을 자동으로 변경해서 선박이나 해양 플랜트를 원격으로 제어하는 기술에 적용된다.
10: 조선 해양 제어시스템
20: 선박용 제어장치 21: 통신모듈
22: 원격 운항 제어부 23: 신호 인터페이스 모듈
24: 모니터링 데이터 전송 지연시간 계산 모듈
25: 통신방법 우선권 결정 모듈
30: 통신 네트워크 31 내지 34: 제1 내지 제4 통신망
40: 원격지용 원격 운항 제어시스템
41: 코닝 디스플레이 42: 전자해도
43: 선박 모니터링 장치 44: 조향 장치
45: 텔레그래프 46: 통합 항구 정보 제공 및 공유 시스템
47: 통합 항로 정보 제공 및 공유 시스템
48: 통신모듈 49: 통신 방법 선택 시스템
50: 모니터링 데이터 지연시간 계산모듈

Claims (12)

  1. 선박이나 해양 플랜트에 마련되고 선박이나 해양 플랜트의 운항을 제어하는 선박용 원격 운항 제어장치 및
    육상의 관제소에 설치되고 선박이나 해양 플랜트의 위치 및 거리 정보에 기초해서 복수의 통신망으로 구성된 통신 네트워크를 통해 상기 선박용 원격 운항 제어장치를 원격으로 제어하는 원격지용 원격 운항 제어시스템을 포함하고,
    상기 원격지용 원격 운항 제어시스템은 항구나 항로의 정보를 제공 및 공유하는 통합 항구 및 항로 정보 제공 및 공유 시스템,
    상기 통신 네트워크를 통해 선박용 원격 운항 제어장치와 통신을 수행하는 통신모듈 및
    미리 설정된 우선순위에 기초해서 통신방법을 선택하는 통신방법 선택 시스템을 포함하여
    복수의 통신망 중에서 신호의 강도가 가장 높은 통신망을 통해 상기 선박용 원격 운항 제어장치를 원격 제어하며,
    상기 통신방법 선택 시스템은 사용자의 권한에 기초해서 복수의 통신망 중에서 어느 하나를 수동으로 선택받고,
    상기 통신모듈은 선택된 통신망을 통해 상기 선박용 원격 운항 제어장치와 통신을 수행하며,
    상기 원격지용 원격 운항 제어시스템은 사용자의 식별정보를 이용해서 사용자의 권한을 검색하고, 사용자가 미리 설정된 등급 이상의 권한을 인증받은 경우, 수동모드로 변경해서 수동으로 설정된 통신망을 통해 통신을 수행하며, 설정된 통신망의 변경을 방지하고, 사용자로부터 통신망의 수동 설정을 종료하기 위한 조작 명령이 입력되면, 다시 자동모드로 복귀해서 신호의 강도가 가장 높은 통신망을 통해 통신을 수행하는 것을 특징으로 하는 원격 운항 제어시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 선박용 원격 운항 제어장치는
    상기 원격지용 원격 운항 제어시스템과 통신을 수행하는 통신모듈,
    상기 원격지용 원격 운항 제어시스템의 원격 제어신호에 따라 선박이나 해양플랜트를 운항하도록 항해 관련 장치를 제어하는 원격 운항 제어부 및
    복수의 통신망 중에서 상대적으로 우선순위가 높은 통신망을 선택하는 통신방법 우선권 결정모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 운항 제어시스템.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제2항에 있어서,
    상기 선박용 원격 운항 제어장치는 상기 원격지용 원격 운항 제어시스템으로부터 전송되는 모니터링 데이터의 전송 지연시간을 계산하는 모니터링 데이터 전송 지연시간 계산모듈을 더 포함하고,
    상기 원격지용 원격 운항 제어시스템은 모니터링 및 제어 데이터들에 대하여 선박이나 해양 플랜트와 신호를 주고 받는 사항에 대하여 통신 환경에 따른 지연시간을 계산해서 표시하는 모니터링 데이터 지연시간 계산모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 운항 제어시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 모니터링 데이터 지연시간 계산모듈은 상기 모니터링 데이터 전송 지연시간 계산모듈과의 통신을 통해 시간을 동기화하고, 모니터링 데이터의 송수신 과정에서 발생하는 지연시간을 계산하는 것을 특징으로 하는 원격 운항 제어시스템.
  7. 제1항, 제2항, 제5항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 통신 네트워크는 서로 다른 위치에 각각 설치된 복수의 원격지용 원격 운항 제어시스템으로부터 제공되는 항구 및 항로 정보를 기반으로 자주 이용되는 경로에 대한 정보를 공유하고, 최적의 항로를 제공하는 통합 네트워크 서버를 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 운항 제어시스템.
  8. (a) 원격지용 원격 운항 제어시스템과 선박용 원격 운항 제어장치의 시간을 동기화하고, 지연시간을 계산하는 단계,
    (b) 선박이나 해양 플랜트의 운항 상태를 모니터링하여 원격으로 제어하는 단계 및
    (c) 사용자의 권한에 기초해서 복수의 통신망 중에서 어느 하나를 수동으로 선택받고 선택된 통신망을 통해 통신을 수행하여 선박이나 해양 플랜트의 운항을 원격으로 제어하는 단계를 포함하여
    상기 원격지용 원격 운항 제어시스템에서 선박이나 해양 플랜트의 위치 및 거리정보에 기초해서 통신 네트워크를 구성하는 복수의 통신망 중에서 신호의 강도가 가장 높은 통신망을 통해 상기 선박용 원격 운항 제어장치와 통신을 수행하여 선박이나 해양 플랜트의 운항을 원격으로 제어하고,
    상기 (c)단계는 (c1) 사용자의 식별정보를 이용해서 사용자의 권한을 검색하는 단계,
    (c2) 사용자가 미리 설정된 등급 이상의 권한을 인증받은 경우, 수동모드로 변경해서 수동으로 설정된 통신망을 통해 통신을 수행하고, 설정된 통신망의 변경을 방지하는 단계 및
    (c3) 사용자로부터 통신망의 수동 설정을 종료하기 위한 조작 명령이 입력되면, 다시 자동모드로 복귀해서 신호의 강도가 가장 높은 통신망을 통해 통신을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 운항 제어시스템의 통신방법.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서, 상기 (a)단계는
    (a1) 상기 원격지용 원격 운항 제어시스템에서 제1 신호 송출 시간정보를 포함하는 제1 신호를 송신하는 단계,
    (a2) 상기 선박용 원격 운항 제어장치에서 상기 제1 신호에 응답해서 제2 신호 송출 시간정보를 포함하는 제2 신호를 송신하는 단계,
    (a3) 상기 원격지용 원격 운항 제어시스템에서 상기 제1 및 제2 신호의 송수신에 걸린 시간을 측정하여 지연시간을 계산하는 단계,
    (a4) 상기 (a3)단계에서 계산된 지연시간과 상기 제1 신호 송출 시간 정보의 합이 미리 설정된 오차범위 이내인지 여부를 검사하는 단계 및
    (a5) 상기 (a4)단계의 검사결과 상기 오차범위를 초과하는 경우, 상기 선박용 원격 운항 제어장치의 시간을 보정하는 단계를 포함하고,
    상기 (a5)에서 보정된 시간은 상기 선박용 원격 운항 제어장치의 현재 시간에서 상기 제1 신호 송출 시간 정보를 감산하고, 상기 제2 신호 송출 시간 정보 및 지연시간을 합산한 시간으로 설정하는 것을 특징으로 하는 원격 운항 제어시스템의 통신방법.
  11. 삭제
  12. 제8항 또는 제10항에 있어서,
    (d) 상기 통신 네트워크에 마련된 통합 네트워크 서버를 통해서 서로 다른 위치에 각각 설치된 복수의 원격지용 원격 운항 제어시스템으로부터 제공되는 항구 정보 및 항로 정보를 공유하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 운항 제어시스템의 통신방법.
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