KR101880815B1 - 선박 안전 항해 모니터링 및 자동회피 서비스 제공 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박 안전 항해 모니터링 및 자동회피 서비스 제공 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는 대형 선박에 비해 운항 시 흔들림이 잦은 소형 선박의 특성에 따라 선박의 전 방향에 다수개의 기울기감지센서를 탑재하고 기울기감지센서에 의해 센싱된 값을 제어부로 전달하여 주기적으로 각 센싱값을 평균산출함으로써 경보의 오작동을 줄일 수 있도록 하고, 제어부는 거리감지센서로부터 전달받은 센싱값을 바탕으로 소정 범위 내에 장애물이 접근해있거나 타 선박과의 거리가 근접하다고 판단할 경우 구동부로 제어신호를 전송하여 선박의 방향타의 방향을 자동변경하거나 기동속도를 조정하여 우회할 수 있도록 함으로써 항해자가 미처 대응하지 못하는 긴급한 상황에서 신속한 자동대처가 가능하도록 하는 선박 안전 항해 모니터링 및 자동회피 서비스 제공 시스템에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 GPS 위성을 이용하여 선박의 위치정보를 수신하는 GPS 수신부, 운항 중 선박의 근접 거리에 위치한 장애물의 여부를 감지하는 다수개의 거리감지센서와, 선박이 좌우로 흔들리는 롤링, 앞뒤로 흔들리는 피칭, 및 상하로 흔들리는 히빙을 포함하는 선박의 움직임 방향을 감지하는 다수개의 기울기감지센서를 포함하고, 선박에 탑재되는 센서부, 센서부로부터 센싱값을 전달받아 선박 내에 탑재된 경보 알림부로 경보신호를 전송하고, 구동부의 작동을 자동으로 제어하여 충돌에 대한 경로회피가 가능하도록 하는 제어부, 및 선박안전항해관리장치와 육상관제서버와의 데이터 송수신을 위한 무선통신부를 포함하는 선박안전항해관리장치; GPS 수신부로부터 위치정보를 전송받아 통제하고 있는 다수의 선박들의 위치를 파악하여 소정 반경 이내에 현재 선박의 항해에 있어서 위협이 될만한 요소가 있는 지 분석하고, 실시간으로 선박 운항 관리자와 통신하며, 각 선박의 현황을 고려하여 최적화된 항로를 검색하고 검색된 최적 항로 정보를 선박에 송신할 수 있도록 하는 육상관제서버를 포함하는, 선박 안전 항해 모니터링 및 자동회피 서비스 제공 시스템을 제공한다.

Description

선박 안전 운항 모니터링 및 자동회피 서비스 제공 시스템{System for providing ship safety sailling monitoring and automatic avoidance service}

본 발명은 선박 안전 항해 모니터링 및 자동회피 서비스 제공 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는 대형 선박에 비해 운항 시 흔들림이 잦은 소형 선박의 특성에 따라 선박의 전 방향에 다수개의 기울기감지센서를 탑재하고 기울기감지센서에 의해 센싱된 값을 제어부로 전달하여 주기적으로 각 센싱값을 평균산출함으로써 경보의 오작동을 줄일 수 있도록 하고, 제어부는 거리감지센서로부터 전달받은 센싱값을 바탕으로 소정 범위 내에 장애물이 접근해있거나 타 선박과의 거리가 근접하다고 판단할 경우 구동부로 제어신호를 전송하여 선박의 방향타의 방향을 자동변경하거나 기동속도를 조정하여 우회할 수 있도록 함으로써 항해자가 미처 대응하지 못하는 긴급한 상황에서 신속한 자동대처가 가능하도록 하는 선박 안전 항해 모니터링 및 자동회피 서비스 제공 시스템에 관한 것이다.

최근 각국 선박에 자동 원격 인식 신호 송수신이 가능한 시스템을 구축하도록 권고함에 따라 현재 모든 여객선, 특정 중량 이상의 대형 선박에는 AIS(Auto Identification System), ARPA(Automatic rader plotting aids)와 같은 여러 종류의 장비가 설치되어 있다.

AIS는 일정 범위의 설비를 장착한 선박의 선명, 침로, 선속, 위치 등의 항해정보를 자동으로 표시하는 장치로서, VHF(Very High Frequency, 초단파)를 이용하여 데이터 통신을 수행하는 선박자동식별장치이다.

그러나, 소형선박의 경우 비용적인 문제와, 장비의 설치 및 유지 관리 등의 문제로 위와 같은 장비의 설치가 어려운 실정이다.

이로 인해, 고가의 장비를 구축하기 어려운 소형선박의 항해현황을 모니터링할 수 있도록 하는 기술이 다수 개시되어 있다.

이와 관련된 선행기술문헌으로서, 대한민국 등록특허공보 제1042961호(2011.06.14.등록), 선박 위치 감시 방법 및 시스템이 개시되어 있다.

상기 선행기술문헌은 GPS 위성을 이용하여 선박의 위치를 파악하는 GPS 수신부, 파악된 선박의 위치에 대한 정보와 선박에 탑재된 이동통신 단말의 식별 정보를 이동통신 단말기의 이동 통신망을 통하여 송신하는 단말기 통신신호처리부를 포함하여 구성되고, 상기 이동통신 단말기의 식별 정보는 이동통신 단말의 번호인 것을 특징으로 하는 선박 감시 제어 시스템의 선박 위치 전송장치에 관한 것이다.

상기 선행기술문헌은 선박의 위치정보를 이동통신 단말기로 전송하고, 전송된 위치정보를 이동기지국 역할을 수행하는 감시선을 통하여 선박 감시제어센터에서 소형선박의 위치를 확보하여 감시할 수 있도록 하는 기술로서, 특정 선박의 현재 위치 확보는 가능하나, 해상에서 선박의 문제 발생 시 사고 현황을 관제센터에서 실시간으로 인지할 수 없어 신속한 대처가 불가하다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 특히 선박 기울기감지 센서, 거리감지 센서를 포함하는 각종 센서를 탑재하여 센싱값에 대한 평균값을 산출하여 장치의 오작동으로 인한 경보의 오작동을 방지하고, 항해자가 미처 대응하지 못하는 긴급한 상황에서 신속한 자동대처가 가능하도록 하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명에 따른 선박 안전 항해 모니터링 및 자동회피 서비스 제공 시스템은 GPS 위성을 이용하여 선박의 위치정보를 수신하는 GPS 수신부, 운항 중 선박의 근접 거리에 위치한 장애물의 여부를 감지하는 다수개의 거리감지센서와, 선박이 좌우로 흔들리는 롤링, 앞뒤로 흔들리는 피칭, 및 상하로 흔들리는 히빙을 포함하는 선박의 움직임 방향을 감지하는 다수개의 기울기감지센서를 포함하고, 선박에 탑재되는 센서부, 센서부로부터 센싱값을 전달받아 선박 내에 탑재된 경보 알림부로 경보신호를 전송하고, 구동부의 작동을 자동으로 제어하여 충돌에 대한 경로회피가 가능하도록 하는 제어부, 및 선박 안전항해 관리장치와 육상관제서버와의 데이터 송수신을 위한 무선통신부를 포함할 수 있다. 를 포함하는 선박 안전항해 관리장치; GPS 수신부로부터 위치정보를 전송받아 통제하고 있는 다수의 선박들의 위치를 파악하여 소정 반경 이내에 현재 선박의 항해에 있어서 위협이 될만한 요소가 있는 지 분석하고, 실시간으로 선박 운항 관리자와 통신하며, 각 선박의 현황을 고려하여 최적화된 항로를 검색하고 검색된 최적 항로 정보를 선박에 송신할 수 있도록 하는 육상관제서버를 포함할 수 있다.

또한, 제어부는 다수개의 거리감지센서 중 장애물이 감지된 특정 센싱값을 전달받아 충돌 상황을 벗어날 수 있는 회피영역을 분석하는 회피영역분석부, 회피영역분석부를 토대로 장애물이 감지되지 않은 위치로 기동방향을 변경하도록 하는 기동방향제어부, 회피영역분석부를 토대로 운항속도를 조정하도록 하는 운항속도제어부, 및 운항속도 제어 시 현재 속도 대비 얼마만큼의 속도증감이 필요한 지 그 증감비율을 산출하는 속도증감산출부를 포함할 수 있다.

또한, 제어부는 기울기감지 센서로부터 센싱값을 전달받아 소정 주기로 센싱값들의 평균값을 산출하는 기울기값평균산출부, GPS 수신부로부터 전달받은 위치정보를 소정 주기로 평균값을 산출하는 위치값평균산출부, 기울기값평균산출부로부터 산출된 평균값을 토대로 미리 설정되어 있는 기준값과 비교하여 기울어짐의 정도를 분석하는 기준값비교분석부, 및 기준값비교분석부로부터 비교분석된 결과가 미리 저장된 임계값을 초과할 경우 선박 내에 탑재된 경보알림부로 알림신호를 전송하거나, GPS 수신부로부터 위치 정보를 전달받아 육상 관제서버로 신호를 전송할 수 있도록 신호를 처리하는 경보 및 구조요청 신호처리부를 더 포함할 수 있다.

또한, 무선통신부는 초단파(VHF,Very High Frequency), 극초단파(UHF), 무선 주파수(RF), 근거리통신망을 포함하는 무선통신망 중 선택된 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 육상관제서버는 각 선박에 탑재된 센서부로부터 센싱값을 주기적으로 전달받고 있다가, 해상에서 특정 선박에서 충돌이 발생하여 소정 시간동안 선박과의 응답이 없을 경우 무선통신부를 통해 통신암호를 발송하여 선박에 장착된 조타기를 포함하는 구동부의 원격 제어가 가능하도록 하는 것을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면 대형 선박에 비해 운항 시 흔들림이 잦은 소형 선박의 특성에 따라 선박의 전 방향에 다수개의 기울기감지센서를 탑재하고, 기울기감지센서에 의해 센싱된 값을 제어부로 전달하여 소정 주기를 두고 각 센싱값을 평균산출함으로써 보다 신뢰도 높은 측정치를 통해 경보의 오작동을 줄일 수 있도록 하는 데 그 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 제어부는 거리감지센서로부터 전달받은 센싱값을 바탕으로 소정 범위 내에 장애물이 접근해있거나 타 선박과의 거리가 근접하다고 판단할 경우 경보알림부와 구동부로 제어신호를 전송하여 경보알림을 통해 항해자에게 알려 인지시키도록 하고, 선박의 방향타의 방향을 자동변경하거나, 기동속도를 조정하여 우회할 수 있도록 함으로써 항해자가 미처 대응하지 못하는 긴급한 상황에서 신속한 자동대처가 가능하도록 하는 데 그 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박 자동 회피 서비스 제공 시스템의 구성도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박 자동 회피 서비스 제공 시스템의 제어부의 구성도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박 자동 회피 서비스 제공 시스템의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박 자동 회피 서비스 제공 시스템의 제어부의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박 안전 항해 모니터링 및 자동회피 서비스 제공 시스템(100)은 GPS 수신부(110), 센서부(120), 제어부(130), 무선통신부(140), 및 경보알림부(150)를 포함하는 선박안전항해관리장치(200)와, 육상 관제 서버(300)를 포함하여 이루어진다.

GPS 수신부(110)는 GPS 위성과 통신하여 선박의 위치정보를 생성한다.

센서부(120)는 선박 내에 탑재되고, 선박 내의 흔들림을 감지하거나, 선박으로부터 소정 반경 이내에 암초를 포함하는 장애물을 센싱할 수 있도록 한다.

보다 구체적으로, 센서부(120)는 운항 중 선박의 근접 거리에 위치한 암초를 포함하는 장애물의 여부를 감지하는 다수개의 거리감지센서(122), 선박이 좌우로 흔들리는 롤링, 앞뒤로 흔들리는 피칭, 및 상하로 흔들리는 히빙을 포함하는 선박의 흔들림을 감지하는 다수개의 기울기감지센서(124)를 포함하여 이루어진다.

일례로, 거리감지센서는 선박의 전 방향에서 물체가 감지될 수 있도록 선박의 선수부에 3개, 좌우측에 1개, 선미부에 1개씩 장착될 수 있다.

제어부(130)는 GPS(112), 거리감지센서(122), 기울기감지센서(124)를 통해 전달받은 선박의 속도, 위치정보, 기울기 값을 육상관제서버(300)로 전송하거나, 선박의 현 상황에 따라 구동부(160)의 작동을 제어한다.

보다 구체적으로 도 2를 참조하면, 제어부(130)는 회피영역분석부(131), 기동방향제어부(132), 운항속도제어부(133), 속도증감산출부(134), 기울기값평균산출부(135), 위치값평균산출부(136), 기준값비교분석부(137), 및 경보 및 구조요청 신호처리부(138)를 포함하여 구성된다.

회피영역분석부(131)는 다수개의 거리감지센서(122) 중 장애물이 감지된 특정 센싱값을 전달받아 충돌상황을 벗어날 수 있는 회피영역을 분석한다.

예컨대, 선박에 총 6개의 기울기 감지 센서가 탑재되어 있다고 가정하면, 1번, 2번 센서 위치 부근에 장애물이 감지되었을 경우 1번, 2번 센서 위치 부근을 제외한 충돌상황을 벗어날 수 있는 회피영역을 분석한다.

기동방향제어부(132)는 회피영역분석부(131)에서 분석한 회피영역을 바탕으로 장애물이 감지되지 않은 위치로 기동방향을 변경하도록 기동방향을 제어한다.

예컨대, 4번, 5번, 6번 센서에서 장애물이 감지되었을 경우 기동방향을 반대방향으로 변경하도록 구동부(160)로 제어신호를 전달한다.

운항속도제어부(133)는 회피영역분석부(131)에서 분석한 회피영역을 바탕으로 운항속도를 조정하도록 한다.

이 때, 운항속도 제어 시 현재 속도 대비 얼마만큼의 속도증감이 필요한 지 증감치를 산출하는 속도증감산출부(134)를 더 포함할 수 있다.

기울기값평균산출부(135)는 기울기감지센서(124)로부터 센싱값을 전달받아 소정 주기로 센싱값들의 평균값을 산출한다.

이 때, 기울기값평균산출부(135)에서 연속적으로 전송되는 센싱값을 소정 주기를 두고 평균치를 산출하는 것은, 선박의 흔들림이 잦은 소형 선박의 특성 상, 장비의 오작동으로 인한 경보 발생을 방지하고자 하는 것이다.

위치값평균산출부(136)는 GPS 수신부(110)로부터 전달받은 위치정보를 소정 주기로 평균값을 산출한다.

기준값비교분석부(137)은 기울기값평균산출부(135)로부터 산출된 평균값을 토대로 미리 설정되어 있는 기준값과 비교하여 기울어짐의 정도를 비교분석한다.

경보 및 구조요청 신호처리부(138)는 기준값비교분석부(137)로부터 비교분석된 결과가 미리 저장된 기준값을 초과할 경우 선박 내에 탑재된 경보알림부(150)로 알림신호를 전송하도록 신호를 처리하고, GPS 수신부(110)로부터 위치 정보를 전달받아 육상 관제서버로 신호를 전송하도록 처리한다. 육상 관제 서버(300)에서는 이를 전달받아 즉각적으로 사고 처리에 대처할 수 있도록 한다.

육상 관제 서버(300)는 선박의 위치정보를 수신하여 통제하고 있는 다수의 선박들의 위치를 분석하여 소정 반경 이내에 현재 선박의 항해에 있어서 위협이 될만한 요소가 있는 지 분석하여, 이를 실시간으로 선박 운항 관리자와 통신한다.

육상 관제 서버(300)는 선박이 타 선박들에 비해 지정된 영역 밖으로 벗어난 영역에 있다고 판단한 경우 선박들의 평균 위치값을 토대로 사고 발생 우려가 있는 선박을 집중 모니터링할 수 있으며, 선박에 승선 중인 관리자와의 상호 교신을 통해 사고 위험에 대비할 수 있도록 한다.

또한, 육상 관제 서버(300)는 해양에 운항 중인 선박의 위치 정보를 전송받아 초단파(VHF, Very High Frequency)를 포함하는 무선통신망을 통해 선박의 엔진을 원격으로 제어할 수 있도록 한다.

육상 관제 서버(300)는 선박의 엔진제어와 항로를 원격으로 제어하기 위한 통신 암호를 각 선박에 할당되고, 해당 선박이 소정 시간 동안 응답이 없을 경우, 조타장치를 포함하는 구동부(160)를 작동시켜 해당 선박을 이동시키도록 한다.

무선통신부(140)는 초단파(VHF,Very High Frequency), 극초단파(UHF), 무선 주파수(RF), 근거리 통신망을 포함하는 무선통신망 중 선택된 어느 하나를 이용하여 데이터를 송수신한다.

여기서, 초단파(VHF, Very High Frequency)는 전자기파의 일종으로 파장 1~10m, 진동수 30MHz에서 300MHz의 무선 주파수 범위를 가지고, 전파의 특성 상 직진성을 가지므로 대상물과의 거리가 일직선 범위내로 한정되어 도중에 차폐물이 있을 경우 크게 감쇄한다. 이러한 특성으로 인해 육상이나, 해상, 항공 단거리 통신, 해상 및 항공무선항행 업무 등에 주로 이용되고 있는 통신망이다.

본 발명에서는 무선통신망을 통해 다양한 형태의 무선통신망이 가능하나, 일반적으로 해상 근거리 통신에 많이 이용되는 초단파(VHF, Very High Frequency)를 주로 이용할 수 있다.

단, 여기서, 무선통신 방식을 특정한 형태로 한정하는 것은 아니다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

110 - GPS 수신부 120 - 센서부
122 - 거리감지센서 124 - 기울기감지센서
130 - 제어부 131 - 회피영역분석부
132 - 기동방향제어부 133 - 운항속도제어부
134 - 속도증감산출부 135 - 기울기값평균산출부
136 - 위치값평균산출부 137 - 기준값비교분석부
138 - 경보 및 구조요청 신호처리부 140 - 무선통신부
150 - 경보알림부 160 - 구동부
200 - 선박 안전항해 관리장치 300 - 육상관제서버
100 - 선박 안전 항해 모니터링 및 자동회피 서비스 제공 시스템

Claims (5)

1. GPS 위성을 이용하여 선박의 위치정보를 수신하는 GPS 수신부,
   선박의 선수부, 좌우측, 및 선미부를 따라 다수개 탑재되고, 운항 중 선박의 근접 거리에 위치한 장애물의 여부를 감지하는 거리감지센서와, 선박에 탑재되고, 선박이 좌우로 흔들리는 롤링, 앞뒤로 흔들리는 피칭, 및 상하로 흔들리는 히빙을 포함하는 선박의 움직임 방향을 감지하는 다수개의 기울기감지센서를 포함하는 센서부,
   센서부로부터 센싱값을 전달받아 선박 내에 탑재된 경보 알림부로 경보신호를 전송하고, 구동부의 작동을 자동으로 제어하여 충돌에 대한 경로회피가 가능하도록 하는 제어부, 및
   육상관제서버와의 데이터 송수신을 위한 무선통신부
   를 포함하는 선박 안전항해 관리장치;
   GPS 수신부로부터 위치정보를 전송받아 통제하고 있는 다수의 선박들의 위치를 파악하여 소정 반경 이내에 현재 선박의 항해에 있어서 위협이 될만한 요소가 있는 지 분석하고, 실시간으로 선박 운항 관리자와 통신하며, 각 선박의 현황을 고려하여 최적화된 항로를 검색하고 검색된 최적 항로 정보를 선박에 송신할 수 있도록 하고, 특정 선박이 타 선박들과 운항위치를 비교하였을 때 지정된 영역 밖으로 벗어났다고 판단한 경우 사고 발생 우려가 있는 특정 선박을 집중 모니터링하며, 해당 선박에 승선 중인 관리자와의 상호 교신을 수행하는 육상관제서버
   를 포함하고,
   제어부는
   다수개의 거리감지센서 중 장애물이 감지된 특정 센싱값을 전달받아 충돌 상황을 벗어날 수 있는 회피영역을 분석하는 회피영역분석부,
   회피영역분석부를 토대로 장애물이 감지되지 않은 위치로 기동방향을 변경하도록 하는 기동방향제어부,
   회피영역분석부를 토대로 운항속도를 조정하도록 하는 운항속도제어부, 및 운항속도 제어 시 현재 속도 대비 얼마만큼의 속도증감이 필요한 지 그 증감 비율을 산출하는 속도증감산출부,
   기울기감지센서로부터 센싱값을 전달받아 소정 주기로 센싱값들의 평균값을산출하는 기울기값평균산출부,
   GPS 수신부로부터 전달받은 위치정보를 소정 주기로 평균값을 산출하는 위치값평균산출부,
   기울기값평균산출부로부터 산출된 평균값을 토대로 미리 설정되어 있는 기준값과 비교하여 기울어짐의 정도를 분석하는 기준값비교분석부, 및
   기준값비교분석부로부터 비교분석된 결과가 미리 저장된 임계값을 초과할 경
   우 선박 내에 탑재된 경보알림부로 알림신호를 전송하거나, GPS 수신부로부터 위치정보를 전달받아 육상 관제서버로 신호를 전송할 수 있도록 신호를 처리하는 경보및 구조요청 신호처리부
   를 포함하며,
   무선통신부는
   초단파(VHF,Very High Frequency), 극초단파(UHF), 무선 주파수(RF), 근거리
   통신망을 포함하는 무선통신망 중 선택된 어느 하나를 이용하는 것
   을 더 포함하고,
   육상관제서버는
   선박의 엔진제어와 항로를 원격으로 제어하기 위한 통신암호를 각 선박마다 할당하고,
   각 선박에 탑재된 센서부로부터 센싱값을 주기적으로 전달받고 있다가, 해상에서 특정 선박에서 충돌이 발생하여 소정 시간동안 선박과의 응답이 없을 경우 무선통신부를 통해 통신암호를 발송하여 선박에 장착된 조타기를 포함하는 구동부의원격 제어가 가능하도록 하는 것
   을 더 포함하는 선박 안전 항해 모니터링 및 자동회피 서비스 제공 시스템.
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