KR101938817B1 - 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치, 이를 이용한 실시간 선착장 안정성 평가 시스템 및 그 평가 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박 접안 충격이나 기상 상황에 따른 충격에 의한 선착장의 변위를 측정하고 그 추이를 관찰하여 유지보수가 필요한 적정 시기를 파악하고 각종 사고에 대비할 수 있도록 한 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치, 이를 이용한 실시간 선착장 안정성 평가 시스템 및 그 평가 방법에 관한 것으로, 높은 분해능을 가진 고속의 3축 가속도 센서를 구비하여 선착장에 대한 다양한 충격을 실시간 파악하고 이를 각 축에 대한 변위값으로 변환하여 선착장의 이상 변위를 추적할 수 있도록 함과 아울러 안정적이고 정밀한 측정이 가능하도록 한 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치를 복수로 설치하고, 이를 네트워크를 통해 관제 센터에서 통합 관리하도록 함으로써 선착장의 실시간 상태를 파악하여 이상 발생 전에 알람을 제공할 수 있도록 하여 선착장을 안정적으로 통합관리하면서 대형 사고 발생을 사전에 차단할 수 있는 효과가 있다.

Description

선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치, 이를 이용한 실시간 선착장 안정성 평가 시스템 및 그 평가 방법{Dock installed displacement measuring apparatus with independent power generation, realtime dock stability evaluation systen using the same and evaluation method thereof}

본 발명은 실시간 정밀 측정 기술을 통해 선착장의 안전을 확보할 수 있도록 하는 기술에 관한 것으로, 특히 선박 접안 충격이나 기상 상황에 따른 충격에 의한 선착장의 변위를 측정하고 그 추이를 관찰하여 유지보수가 필요한 적정 시기를 파악하고 각종 사고에 대비할 수 있도록 한 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치, 이를 이용한 실시간 선착장 안정성 평가 시스템 및 그 평가 방법에 관한 것이다.

우리나라는 3면이 바다와 접해 있고 크고 작은 강들이 나라 전역에 흐르고 있기 때문에 예로부터 선박을 운송수단으로 사용하고 있어 많은 부두와 선착장이 존재한다.

이러한 선착장의 경우 선박이 도착하여 접안할 때 충격을 흡수하기 위한 충격 흡수 장치가 설치되어 있으나 외부 환경에 노출되어 있고 지속적인 충격을 받기 때문에 충격 흡수 장치의 수명이 짧은 반면 관리 부실에 의해 교체가 원활하지 않아 선박의 접안 충격이 선착장과 선박에 가해져 선착장과 선박 모두의 안전성에 위협이 되고 있는 실정이다.

이러한 선박 접안을 위한 충격 흡수 장치의 경우 간단한 고무 방충재를 이용하는 경우도 있는데, 이러한 고무 방충재는 선착장에 볼트로 고정되었다가 충격에 의해 떨어져 나가 실제로 접안 시 선박과 선착장이 직접 접촉하거나 돌출된 볼트에 의해 오히려 선착장 접안 충격이 커지고 선박은 접안 부위가 긁히고 찍혀 파손되는 경우도 빈번하다.

특히, 선착장 중에서 부잔교의 경우 선박의 접안 충격에 의해 육지와의 고정이 파손되어 떠내려가는 경우가 발생하기도 하고 그로 인하여 대형 사고가 발생하는 경우도 존재하며, 선착장으로 바지선을 이용하는 경우도 존재하고 있어 이러한 접안 시설에 대한 엄격한 관리가 필수적이다.

하지만, 현재 선착장 관리는 대부분 관리자가 선착장의 물리적인 파손을 눈으로 검사하거나 부잔교와 육지의 연결 부위를 검사하는 정도에 불과하여 선박의 충격에 의한 선착장의 움직임이나 충격 누적에 의한 선착장의 부하를 정밀하게 확인하고 있지 못하며, 그로인해 위험이 발생할 가능성이 높아지더라도 이를 인지하지 못하여 대형 사고로 이어지는 경우가 발생할 수 있다.

특히, 수 많은 선착장이 서로 다른 관리자에의해 관리되고 있고, 이러한 선착창들을 통합 관리해야 하는 각 지자체의 경우 인원 부족에 의해 이상 발생 가능성에 의한 선제적인 항만 유지 보수가 거의 불가능한 실정이므로 대부분의 경우 심각한 문제점이 나타나거나 사고가 발생한 이후에 사후적으로 조치가 이루어지고 있는 실정이다.

이와 같이 제한된 인원이 수 많은 선착장의 상태를 정확하게 파악하는 것도 어려운 상황이며 이를 유지 보수하기 위한 재원을 미리 예측하여 마련하는 것도 체계적이지 못한 실정이므로 막상 이상 발생이 예측되어 이를 보수해야 하는 상황에서도 재원 부족에 의해 보수가 지연되어 사고 발생 위험이 방치되는 경우도 존재한다.

따라서, 다양한 선착장에서 발생되는 각종 물리적 충격들을 정밀하게 측정하고 그 변화의 추이를 분석하여 사고 발생 전에 선착장의 유지 보수 시점을 도출함으로써 정밀한 시설 점검을 통해 사고를 미연에 방지도록 해야 하며, 선착장들의 상태를 실시간으로 통합 관리하고 각 상황들을 누적함으로써 이상 발생 전에 알람을 제공하고 보수를 위한 필요 재원을 예측해 줄 수 있는 체계적인 시스템이 마련되어야 하지만 아직까지 이러한 통합 관리 시스템이나 다양한 종류의 충격들(선박에 의한 접안 충격, 접안된 선박들에 의한 지속적 충격, 파도에 의한 충격, 태풍이나 해일 등에 의한 기상 상황에 따른 충격)을 효과적으로 파악하여 선착장의 실질적인 상태를 확인하거나 예측하는 기술은 제시되지 못한 실정이다.

한국 공개특허 제10-2002-0089934호 [웹기반 통합 계측관리 시스템] 한국 등록특허 제10-1542085호 [해운선사의 안전관리 수준을 평가하기 위한 시스템 및 그 방법]

전술한 문제점을 개선하기 위한 본 발명 실시예들의 목적은 높은 분해능을 가진 고속의 3축 가속도 센서를 구비하여 선착장에 대한 다양한 충격을 실시간 파악하고 이를 각 축에 대한 변위값으로 변환하여 선착장의 이상 변위를 추적할 수 있도록 함과 아울러 안정적이고 정밀한 측정이 가능하도록 한 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치를 복수로 설치하고, 이를 네트워크를 통해 관제 센터에서 통합 관리하도록 함으로써 선착장의 실시간 상태를 파악하여 이상 발생 전에 알람을 제공할 수 있도록 하는 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치, 이를 이용한 실시간 선착장 안정성 평가 시스템 및 그 평가 방법을 제공하는 것이다.

본 발명 실시예들의 다른 목적은 선착장의 충격과 변위에 대한 추적을 위한 독립 발전형 변위 측정 장치를 선착장에 일정하게 배치하고, 3개 축에 대해 측정되는 가속도를 통해서 충격의 방향과 크기 및 패턴을 파악하여 선박의 충돌과 기상에 따른 일정한 충격을 서로 구분하도록 함과 아울러, 기상에 따른 일정한 충격 패턴을 선박 충돌에 따른 일시적 충격 측정치에 반영하여 실제 선박 충돌에 따른 충격을 분리하도록 한 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치, 이를 이용한 실시간 선착장 안정성 평가 시스템 및 그 평가 방법을 제공하는 것이다.

본 발명 실시예들의 또 다른 목적은 실시간 기상이나 예측 기상 정보, 선박의 입출항 정보를 관제 센터가 수집하여 각 선착장에서 측정되는 독립발전형 변위 측정 장치의 측정치와 연계함으로써 각 선착장의 상태를 원인 별로 파악하도록 함과 아울러, 동일 선착장에 배치된 복수의 독립발전형 변위 측정 장치를 그룹화한 후 각 그룹의 측정치를 연관 정보로 분석하여 일정한 패턴을 구분하는 것으로 전체 선착장에 대한 상태를 파악하고 개별 독립발전형 변위 측정 장치의 오류를 구분할 수 있도록 한 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치 및 이를 이용한 실시간 선착장 안정성 평가 시스템 및 그 평가 방법을 제공하는 것이다.

본 발명 실시예들의 또 다른 목적은 선착장에 복수로 설치되는 독립발전형 변위 측정 장치에 환경 정보를 측정할 수 있는 추가적인 센서와 측정 수단을 부가하여 관제 센터에 전달하는 것으로 해안 미기상 정보를 정밀하게 제공할 수 있도록 하고, 이러한 정보를 전달함에 따라 좀 더 정밀한 선착장 기상 정보를 수집 및 예측할 수 있도록 하여 이상 발생 예측 성능을 개선할 수 있도록 한 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치, 이를 이용한 실시간 선착장 안정성 평가 시스템 및 그 평가 방법을 제공하는 것이다.

본 발명 실시예들의 또 다른 목적은 관제 서버가 선착장에 구성되는 영상 보안 시스템과 연동하여 수집되는 선착장 충격의 정확한 시점을 상기 영상 보안 시스템에 제공하여 충격 발생 선박에 대한 정보를 수신하여 선착장에 대한 충격을 개별 선박 단위로 구분하여 저장하도록 하고 기준을 초과하는 경우 알람을 발생시켜 입출항에 따른 충격 발생을 유발하는 선박을 특정할 수 있도록 한 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치, 이를 이용한 실시간 선착장 안정성 평가 시스템 및 그 평가 방법을 제공하는 것이다.

본 발명 실시예들의 또 다른 목적은 복수의 선착장으로부터 수집되는 선착장 상태 정보를 누적하여 수집하는 관제 센터가 이상 발생 패턴과 보수 상태에 대한 정보를 수집하여 저장함으로써 일정한 기간을 단위로 하는 유지 보수 비용을 예측할 수 있도록 한 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치, 이를 이용한 실시간 선착장 안정성 평가 시스템 및 그 평가 방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치는 선착장에 고정되는 3축 가속도 센서와, 3축 가속도 센서의 전기적 변화를 디지털 변환한 후 기 설정된 수준으로 필터링한 센싱값을 생성하는 센서 측정부와, GPS 신호를 수신하여 정확한 시간 정보를 생성하는 GPS부와, 원격지 관제 서버와 유선 혹은 무선으로 정보를 주고 받는 통신부와, 센서 측정부의 각 축별 센싱값과 GPS부의 시간 정보로 속도와 변위값을 생성하여 기준 지점으로부터의 움직임 정보를 산출하고 이를 통신부를 통해 관제 서버에 제공하는 제어부를 구비한 진동 검출부를 포함하되, 다양한 전원으로부터 제공되는 전기를 배터리에 충전하고, 해당 배터리의 충전 전원을 진동 검출부의 전원으로 사용하도록 공급하는 독립 전원부를 포함한다.

일례로서, 독립 전원부는 태양광 패널을 포함하는 신재생 에너지 발전 수단의 전원이나 상용 전원을 이용하여 충전을 수행하는 충전부와, 충전부를 통해 전력이 충전되는 배터리부와, 배터리부의 전력을 진동 검출부의 전원으로 공급하는 전원 공급부를 포함하여 상용 전원을 진동 검출부에 직접 공급할 경우 발생되는 전원 노이즈를 줄이며 전원 연결에 따른 설치 제한을 줄일 수 있다.

일례로서, 진동 검출부는 측정 정보를 저장하는 저장부를 더 포함하고, 제어부는 측정되는 축별 센싱값을 수집하여 속도와 변위로 환산한 후 저장부에 저장하며, 축별 센싱값, 속도 및 변위를 통해 축별로 지속적으로 변화하는 환경에 따른 측정 패턴을 구분하고, 해당 측정 패턴을 벗어나는 일시적 충격에 따른 측정을 구분하여 선박을 포함하는 물체의 물리적 충격 상황을 파악하며, 물리적 충격 상황에 따른 측정치에서 환경에 따른 측정 패턴에 따른 값을 보상하여 물리적 충격에 따른 충격랑과 변위를 산출한 다음 저장부에 저장하고 통신부를 통해 관제 서버에 전달할 수 있다.

일례로서, 진동 검출부는 지진감지, 온습도, 풍향, 풍속, 안개 중 적어도 하나를 포함하는 기상 정보 측정 센서와 이를 디지털 변환하는 기상 정보 측정부를 더 포함하고, 제어부는 기상 정보 측정부의 측정치를 통신부를 통해 관제 서버에 제공할 수 있다.

일례로서, 진동 검출부의 제어부는 선박의 접안 여부를 측정하는 IoT(사물 인터넷) 장치와 통신부를 통해 통신하여 실제 선박의 접안 여부와 측정되는 충격을 동기화하여 충격의 종류를 구분하고 구분된 정보를 통신부를 통해 관제 서버에 제공할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치를 이용한 실시간 선착장 안정성 평가 시스템은, 선착장에 고정된 3축 가속도 센서와 GPS를 통한 시간 정보 및 별도의 독립 전원을 통해 선착장의 움직임과 충격을 정확한 시간을 기준으로 측정하는 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치와, 선착장에 일정하게 배치되는 복수의 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치와 유무선으로 연결되어 선착장의 움직임과 충격에 대한 정보를 정확한 시간 동기를 기준으로 수집하는 관제 서버를 포함하되, 관제 서버는 선착장 별로 구성된 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치들을 그룹으로 구분하고, 각 그룹에서 측정되는 충격 정보와 선착장의 움직임 정보를 통해서 전체 선착장의 상태를 실시간 및 누적 정보로 파악하여 기준 초과시 알람을 제공하고, 그룹에 속한 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치들의 측정 정보를 토대로 측정 오류를 구분한다.

일례로서, 관제 서버는 외부에서 수집된 기상 정보 및 선박의 입출항 정보를 토대로 선착장에서 수집되는 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치 그룹의 측정 정보를 분석하여 기상에 따른 선착장의 움직임과 선박 입출항에 따른 선착장의 움직임을 구분하여 선착장의 충격 원인을 파악하고, 이상 발생 기준에 따라 이상 발생 전에 알람을 제공할 수 있다.

일례로서, 관제 서버는 선착장별로 누적되는 충격과 변위 정보와 입출항 선박의 예상 수량 및 기간별 이상 발행 여부와 보수에 대한 정보를 기준으로 설정된 이후 기간에 대한 선착장 보수 상황을 예측할 수 있다.

일례로서, 관제 서버는 선착장에 구성되는 영상 보안 시스템과 연동하여 수집되는 선착장 충격의 정확한 시점을 영상 보안 시스템에 제공하여 충격 발생 선박에 대한 정보를 수신하여 선착장에 대한 충격을 개별 선박 단위로 구분하여 저장하도록 하고 기준을 초과하는 경우 알람을 발생시킬 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치를 이용한 실시간 선착장 안정성 평가 시스템의 평가 방법은, 선착장에 고정된 3축 가속도 센서와 GPS를 통한 시간 정보 및 별도의 독립 전원을 통해 선착장의 움직임과 충격을 정확한 시간을 기준으로 측정하는 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치들을 통해 관제 서버가 실시간으로 선착장의 충격과 움직임에 대한 정보를 수집하는 단계, 관제 서버가 선착장 별로 배치된 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치들을 그룹으로 관리하여 수집된 충격과 움직임 정보를 통해 선착장의 누적 충격량과 움직임 상태를 산출하여 기준과 비교한 후 기준을 초과하는 경우 알람을 발생시키는 단계를 포함한다.

본 발명 실시예에 따른 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치, 이를 이용한 실시간 선착장 안정성 평가 시스템 및 그 평가 방법은 높은 분해능을 가진 고속의 3축 가속도 센서를 구비하여 선착장에 대한 다양한 충격을 실시간 파악하고 이를 각 축에 대한 변위값으로 변환하여 선착장의 이상 변위를 추적할 수 있도록 함과 아울러 안정적이고 정밀한 측정이 가능하도록 한 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치를 복수로 설치하고, 이를 네트워크를 통해 관제 센터에서 통합 관리하도록 함으로써 선착장의 실시간 상태를 파악하여 이상 발생 전에 알람을 제공할 수 있도록 하여 선착장을 안정적으로 통합관리하면서 대형 사고 발생을 사전에 차단할 수 있는 효과가 있다.

본 발명 실시예에 따른 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치, 이를 이용한 실시간 선착장 안정성 평가 시스템 및 그 평가 방법은 선착장의 충격과 변위에 대한 추적을 위한 독립 발전형 변위 측정 장치를 선착장에 일정하게 배치하고, 3개 축에 대해 측정되는 가속도를 통해서 충격의 방향과 크기 및 패턴을 파악하여 선박의 충돌과 기상에 따른 일정한 충격을 서로 구분하도록 함과 아울러, 기상에 따른 일정한 충격 패턴을 선박 충돌에 따른 일시적 충격 측정치에 반영하여 실제 선박 충돌에 따른 충격을 분리함으로써 선착장의 충격 발생 원인을 파악하고 이상 발생을 효과적으로 예측하며, 이상 발생 전에 적절한 보수나 사용 중단으로 사고를 방지하는 효과가 있다.

본 발명 실시예에 따른 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치, 이를 이용한 실시간 선착장 안정성 평가 시스템 및 그 평가 방법은 실시간 기상이나 예측 기상 정보, 선박의 입출항 정보를 관제 센터가 수집하여 각 선착장에서 측정되는 독립발전형 변위 측정 장치의 측정치와 연계함으로써 각 선착장의 상태를 원인 별로 파악하도록 함과 아울러, 동일 선착장에 배치된 복수의 독립발전형 변위 측정 장치를 그룹화한 후 각 그룹의 측정치를 연관 정보로 분석하여 일정한 패턴을 구분하는 것으로 전체 선착장에 대한 상태를 파악하고 개별 독립발전형 변위 측정 장치의 오류를 구분할 수 있도록 함으로써 선착장에 대한 문제 파악 효과를 높이고 원격 관리에 따른 장비 상태 파악의 정확도를 높일 수 있는 효과가 있다.

본 발명 실시예에 따른 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치, 이를 이용한 실시간 선착장 안정성 평가 시스템 및 그 평가 방법은 선착장에 복수로 설치되는 독립발전형 변위 측정 장치에 환경 정보를 측정할 수 있는 추가적인 센서와 측정 수단을 부가하여 관제 센터에 전달하는 것으로 해안 미기상 정보를 정밀하게 제공할 수 있도록 하고, 이러한 정보를 전달함에 따라 좀 더 정밀한 선착장 기상 정보를 수집 및 예측할 수 있도록 하여 이상 발생 예측 성능을 개선할 수 있는 효과가 있다.

본 발명 실시예에 따른 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치, 이를 이용한 실시간 선착장 안정성 평가 시스템 및 그 평가 방법은 관제 서버가 선착장에 구성되는 영상 보안 시스템과 연동하여 수집되는 선착장 충격의 정확한 시점을 상기 영상 보안 시스템에 제공하여 충격 발생 선박에 대한 정보를 수신하여 선착장에 대한 충격을 개별 선박 단위로 구분하여 저장하도록 하고 기준을 초과하는 경우 알람을 발생시켜 입출항에 따른 충격 발생을 유발하는 선박을 특정할 수 있도록 함으로써 이상 발생 원인을 특정하여 정밀 관리할 수 있도록 하는 효과가 있다.

본 발명 실시예에 따른 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치, 이를 이용한 실시간 선착장 안정성 평가 시스템 및 그 평가 방법은 복수의 선착장으로부터 수집되는 선착장 상태 정보를 누적하여 수집하는 관제 센터가 이상 발생 패턴과 보수 상태에 대한 정보를 수집하여 저장함으로써 일정한 기간을 단위로 하는 유지 보수 비용을 예측할 수 있도록 하여 원활한 유지 보수를 위한 관계 기관의 재원 확보를 지원할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치의 구성을 보인 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치의 측정 및 변환 값을 보인 예시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치를 이용한 실시간 선착장 안정성 평가 시스템의 구성을 보인 구성도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치의 배치 예시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치를 이용한 실시간 선착장 안정성 평가 시스템의 그룹 동작 방식을 설명하는 개념도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치를 이용한 실시간 선착장 안정성 평가 시스템의 동작 과정을 보인 순서도.

상기한 바와 같은 본 발명을 첨부된 도면들과 실시예들을 통해 상세히 설명하도록 한다.

본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.

또한, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

또한, 본 발명에서 사용되는 제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성 요소는 제 2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성 요소도 제 1 구성 요소로 명명될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.

특히, 본 발명을 설명함에 있어, 선착장을 기준으로 설명하고 있으나, 본 발명에서의 선착장은 항구나 부두와 같이 선박이 입출항하는 모든 종류의 수단을 포괄하는 의미로서 사용된 것이므로 세부적인 차이점이나 명칭의 차이로 인하여 그 대상이 제한되는 것은 아니다.

이하, 도 1 내지 도 6을 통해 본 발명의 실시예에 따른 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치, 이를 이용한 실시간 선착장 안정성 평가 시스템 및 그 평가 방법에 관하여 상세히 설명하도록 한다.

먼저, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치(100)의 구성을 보인 구성도로서, 도시된 바와 같이 크게 독립 전원부(120)와 진동 검출부(110)로 구성될 수 있으며, 도시되지는 않았으나 이러한 구성들이 설치되는 함체를 포함할 수 있다.

도시된 진동 검출부(110)는 통신부(116)와 가속도 센서(115)가 별도로 구성된 것으로 보일 수 있으나, 이러한 구성들은 하나의 통합적인 진동 검출부(110)로서 구성될 수 있으며, 필요에 따라 각 기능 모듈이 구분될 수도 있다.

이러한 본 발명의 실시예에 따른 진동 검출부(110)는 선착장에 고정되는 3축 가속도 센서(115)와, 3축 가속도 센서(115)의 전기적 변화를 디지털 변환한 후 기 설정된 수준으로 필터링한 센싱값을 생성하는 센서 측정부(114)와, GPS 신호를 수신하여 정확한 시간 정보를 생성하는 GPS부(111)와, 원격지 관제 서버와 유선 혹은 무선으로 정보를 주고 받는 통신부(116)와, 센서 측정부(114)의 각 축별 센싱값과 GPS부(111)의 시간 정보를 이용하여 속도와 변위값을 생성하여 기준 지점으로부터의 움직임 정보를 산출하고 이를 통신부(116)를 통해 관제 서버에 제공하는 제어부(112)와 측정되거나 생성한 값들을 저장하는 저장부(113)를 포함한다.

한편, 이러한 진동 검출부(110)는 선착장에 고정 배치되어야 하는데 상용 전원을 원활하게 공급하기 위해서는 복잡한 설치 과정이 필요하므로 이러한 설치 과정의 복잡함이나 설치 제한을 줄이기 위해서 상용 전원 외에도 다양한 신재생 에너지 발전 수단(도시된 예에서는 태양광 패널)으로부터 전원을 공급 받을 수 있도록 하는 독립 전원부(120)가 추가로 구성될 수 있다.

도시된 독립 전원부(120)는 태양광 패널(125)을 포함하는 신재생 에너지 발전 수단(태양광, 태양열, 풍력, 조력, 온도차, 압력 등을 기반으로 하는 발전 수단)의 전원이나 상용 전원을 이용하여 충전을 수행하는 충전부(121)와, 충전부(121)를 통해 전력이 충전되는 배터리부(122)와, 배터리부(122)의 전력을 진동 검출부의 전원으로 공급하는 전원 공급부(123)를 포함한다. 한편, 필요에 따라 충전부(121)는 MPPT(Max Power Point Tracking) 알고리즘을 통해 태양광 패널의 발전 전원을 최대 효율로 충전할 수 있고 상용 전원을 직류 전원으로 변환할 수도 있다. 배터리부(122)는 500Wh급 파워팩 시스템을 활용할 수 있으며 전원 공급부(123)는 전압 가변형 방전 모듈을 적용할 수 있다. 이러한 독립 전원부(120)를 이용함으로써 상용 전원을 진동 검출부(110)에 직접 공급할 경우 발생되는 전원 노이즈를 줄이며 전원 연결에 따른 설치 제한을 줄일 수 있다.

도시된 진동 검출부(110)에 적용되는 3축 가속도 센서(115)는 x, y, z축의 3축 가속도를 정밀하게 측정할 수 있는 FBA(Force Balanced Accelerometer) 타입의 가속도 센서를 이용할 수 있더. 센서 측정부(114)는 32bit A/D 분해능과 1000sps(Samples Per Second)의 속도를 가지며 동적범위 130dB 이상의 성능을 가지는 것이 바람직하다. 이렇게 고속으로 샘플을 측정할 경우 발생될 수 있는 측정 오류를 줄이기 위하여 필터를 통해 100sps 정도로 데이터를 전처리하는 것이 바람직하며, 제어부(112)는 이러한 전처리된 샘플 데이터를 저장부(113)에 저장할 수 있고, 필요한 경우 통신부(116)를 통해 관제 서버에 전달할 수 있다.

한편, 진동 검출부(110)의 센서 측정부(114)는 측정된 100sps 데이터에 대해서 직류 성분을 제거하는 하이패스 필터와 신호 보정을 위한 안티얼라이어싱 필터 등을 적용하여 수집 데이터를 추가적으로 처리할 수 있으며, 이러한 필터의 계수는 소프트웨어적으로 관리자나 관제 서버에서 조절할 수 있다.

이렇게 얻어진 100sps의 센싱 샘플들을 모두 관제 서버에 전송할 경우 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치(100)의 수가 많아짐에 따라 관제 서버의 부하가 커지기 때문에 적절한 주기로 측정값을 전송하는 것이 바람직하며, 일정 이상의 충격이 발생되는 경우 측정값을 관제 서버에 전달할 수 있고, 관제 서버의 요청에 따라 저장부(113)에 저장된 데이터를 전달해 줄 수도 있다.

한편, 이러한 단순한 센싱값의 전달을 통해서 선착장의 이상을 파악하기 위해서는 관제 서버의 부하가 너무 높으므로 진동 검출부(110)의 제어부(112)는 적분 알고리즘(예를 들어 Trapezoidal Rule)을 통해서 측정된 축별 가속도를 속도와 변위로 환산하여 기준 지점에서 얼마나 움직였는 지를 판단하고 진단할 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치의 측정 및 변환 값을 보인 예시도로서, 도시된 바와 같이 도 2는 x, y, z축에 대한 가속도 센서 측정값과 이를 통해 속도와 변위를 환산한 것을 보인 것이다. 도시된 바와 같이 도 2a는 진동이 거의 없는 경우를 보인 것이고 도 2b는 선박의 접안에 따라 충돌이 발생한 경우를 보인 것이다. 예를 들어 지반으로 고정된 선착장의 경우 도시된 바와 같이 z축 변위가 거의 발생하지 않고 충격에 의해 x축과 y축 방향에 대한 충격이 발생하며 그로 인하여 위치에 대한 변위가 발생하게 된다. 도시된 예시와 같이, 제안된 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치(100)는 이러한 변위 발생을 정밀하게 측정할 수 있다.

이렇게 가속도를 변위로 환산하는 것에 따라 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치(100)는 측정 시작 이후 특정 시각을 기준으로 선착장이 어느 방향으로 얼마나 이동하고 틀어졌는 지를 확인할 수 있게 된다. 이러한 변위가 기준 이상인 경우 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치(100)가 알람을 발생시킬 수 있으며, 이를 관제 서버에 전달할 수도 있다.

더하여, 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치의 경우 독립 전원과 관제 서버에 대한 통신 기능 및 정밀 측정이 가능한 수단을 모두 포함하고 있으므로 진동 검출부(110)는 지진감지, 온습도, 풍향, 풍속, 안개 중 적어도 하나를 포함하는 기상 정보 측정 센서와 이를 디지털 변환하는 기상 정보 측정부를 더 포함할 수 있으며, 제어부(112)는 기상 정보 측정부의 측정치를 통신부를 통해 관제 서버에 제공할 수 있다. 이를 통해서 관제 서버는 해안 미기상(접지기층의 국지적 기상) 정보를 정밀하게 파악할 수 있으며, 이를 기상 정보를 제공하는 외부 서버(예를 들어 기상청)에 제공하고 해당 연안에 대한 좀 더 정확한 기상 정보나 기상 예보 정보를 제공 받을 수도 있다.

한편, 제어부(112)는 측정되는 축별 센싱값을 수집하여 속도와 변위로 환산한 후 저장부(113)에 저장하되, 축별 센싱값, 속도 및 변위를 통해 축별로 지속적으로 변화하는 환경에 따른 측정 패턴을 파악하고, 해당 측정 패턴을 벗어나는 일시적 충격에 따른 측정을 구분하여 선박을 포함하는 물체의 물리적 충격 상황을 파악하며, 물리적 충격 상황에 따른 측정치에서 환경에 따른 측정 패턴에 따른 값을 보상하여 물리적 충격에 따른 충격랑과 변위를 산출한 다음 저장부(113)에 저장하고 통신부(116)를 통해 관제 서버에 전달할 수 있다. 이 때 전체 선착장에 대한 누적 변위와 별도 충격에 따른 충격량과 변위를 별도로 관리할 수 있다.

즉, 선착장의 종류에 따라 기상 환경이나 파도에 따라 지속적인 가속도 변화 상황이 발생할 수 있는데, 이러한 지속적인 가속도 변화 상황(예를 들어 상하 출렁임과 좌우 움직임)에서 선박이 충돌할 경우 해당 선박의 충돌에 따른 가속도 변화 상황과 기상에 따른 가속도 변화 상황이 한꺼번에 발생하기 때문에 실제 선박 충돌에 따른 정확한 충격량 산출이 어려워질 수 있다. 즉, 충돌 방향에 따라 충돌이 서로 상쇄되거나 더 커질 수 있으므로, 전체적인 선착장의 이동 변위와 별도로 선박 충돌에 따른 충격량을 구분하여 분리하기 위해서는 충돌에 따른 가속도 값에서 기상에 따른 가속도 값을 방향에 따라 보상해 줄 필요가 있다.

이렇게 전체적인 선착장 이동 변위는 선착장 자체의 누적 충격 및 결과적인 이동 여부를 파악하기 위해서 필요하고, 선박 별 충돌 정도는 선박의 충돌에 따른 선착장 충격의 누적량을 파악하여 충격의 원인과 원인별 충격량을 산출하기 위해 필요하다. 예를 들어, 선박의 접안이나 출항에 따른 충격량(가속도 값, 속도, 변위량 중 적어도 하나)을 구분하여 산출하는 것으로 선착장이 견딜 수 있는 기준 변위에 도달하기 위한 예상 선박 충격량을 구할 수 있으며, 그 범위가 설정된 기준 이하라면 알람을 발생시켜 더 이상 선박의 입출항을 중지하거나 선착장에 대한 보수 작업을 수행해야 한다.

따라서, 선박별 접안과 출항에 따른 충격량을 구분하여 산출할 수 있어야 하므로 예시와 같이 누적 충격량에 따른 선착장 변위 외에도 각 충돌의 실질적인 충격 정도를 구분하여 관리해야 한다.

더하여, 진동 검출부(110)의 제어부(112)는 선박의 접안 여부를 측정하는 IoT(사물 인터넷) 장치와 통신부(116)를 통해 통신하여 실제 선박의 접안 여부와 측정되는 충격을 동기화하여 충격의 종류를 구분하고 구분된 정보를 통신부(116)를 통해 관제 서버에 제공할 수도 있다. 최근 IoT 장치의 성능과 비용이 낮아짐에 따라 선박 접안을 위한 충격 흡수 장치에 실제 충격을 검출할 수 있는 IoT 장치들을 배치하고, 이러한 IoT 장치들이 충격 발생 여부를 통신부(116)를 통해 제어부(112)에 전달할 수 있으며, 이 경우 제어부(112)는 정확한 충격 위치와 충격 발생 종류에 대한 정보를 측정된 충격 정보와 함께 관제 서버에 전달할 수도 있다. 또한, 이를 통해 충격 흡수 장치의 파손이나 소실 여부도 확인할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치(100)를 이용한 실시간 선착장 안정성 평가 시스템(200)의 구성을 보인 구성도로서, 도시된 바와 같이 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치(100)는 측정 장치 함체(101)와 태양광 패널(125)로 구성될 수 있으며, 선착장에 복수로 배치될 수 있다. 이러한 복수의 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치(100)는 통신망(140)을 통해 관제 서버(150)와 연결될 수 있다. 이러한 관제 서버(150)는 각 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치(100)로부터 충격 발생에 따른 가속도, 속도, 변위에 대한 정보를 수집할 수 있으며, 필요에 따라서는 충격의 종류나 개별 충격에 따른 충격량 정보(가속도, 속도, 변위 중 적어도 하나)를 별도로 수집할 수도 있다. 더불어, 필요에 따라 관제 서버(150)는 상기 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치(100)의 전원 상태, 통신 상태, 측정 상태에 대한 컨디션 정보를 수집하고 관리할 수 있으며, 필요에 따라 구체적인 진동 검출부의 필터 설정을 조정하거나 샘플링 수준이나 정밀도를 조정할 수도 있다. 또한, 관제 서버(150)는 기상 정보를 수집하여 특정한 해상 상황에 따른 측정 패턴 발생 예측 정보를 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치(100)에 제공할 수도 있다. 더하여, 관제 서버(150)는 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치(100)에 선박의 입출항 정보를 제공하여 선박의 입출항 시점의 측정 정밀도나 측정 횟수 혹은 관제 서버에 대한 보고 수준을 조절할 수도 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치의 배치 예시도로서, 도시된 바와 같이 선착장(1, 2)에 배치되는 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치(100)의 배치 예를 보인 것이다.

도시된 바와 같이 각 선착장(1, 2)에 일정한 간격으로 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치(100)를 배치할 수 있고, 이를 통해서 선착장 별로 실제 발생되는 충격에 따른 축별 가속도 변화, 속도, 변위를 수집하여 선착장의 이상 여부를 실시간, 혹은 누적하여 파악할 수 있다.

이렇게 복수의 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치(100)를 이용하여 단일 선착장에 대한 충격을 측정하면 위치별 충격에 따른 선착장의 이동이나 틀어짐을 정밀하게 확인할 수 있으며, 충격에 따른 기상 상태나 선박의 접안이나 출항 상황을 파악할 수 있고, 누적 충격에 의해 선착장 이상 발생을 예측하여 사전에 적절한 조치를 취할 수도 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치를 이용한 실시간 선착장 안정성 평가 시스템(200)의 그룹 동작 방식을 설명하는 개념도로서, 도 4에 도시된 선착장별 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치(100)를 실제 설치된 선착장의 물리적 구성에 따라 그룹으로 구분한 것이다.

도시된 바와 같이 선착장들에 설치되는 각 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치(100)는 통신망(140)을 통해 관제서버(150)와 실시간으로 통신을 수행하고 있으나 이를 개별적인 정보로 관리하는 것이 아닌 실제 물리적으로 같은 선착장 구조물에 배치된 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치(100)로 그룹화하는 것이 바람직하다.

예를 들어, 도 4에 도시된 선착장에 배치된 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치(100)의 경우 지상과 연결된 고정 선착장(1)에 배치된 3개의 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치(100)를 그룹 A로 구분하고, 부잔교 형태의 선착장(2)에 배치된 2개의 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치(100)를 그룹 B로 구분할 수 있으며, 다른 선착장들에 배치된 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치(100)를 물리적 배치에 따라 그룹 C나 D로 구분할 수 있다.

이렇게 동일 그룹에 속한 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치(100)는 설치 방식과 충격 지점에 따라 크기는 달라지더라도 측정 패턴은 유사하게 발생할 수 있다. 따라서, 이러한 그룹화에 따라 해당 그룹에 속한 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치(100)의 측정 값이 다른 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치(100)의 측정 패턴과 다르다면 데이터 오류나 장비 고장을 의심해 볼 수 있다. 특히, 각 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치(100)는 GPS부에 의해 정확한 시간으로 서로 동기화가 이루어져 있기 때문에 충격 발생 시점이 거의 일치해야 하며 지속적인 가속도 변화의 패턴이 유사해야 하므로 이를 통해서 좀 더 정확하게 기기 이상이나 통신 이상 등을 파악할 수 있어 원격지에서 많은 선착장을 관리해야 하는 관리자의 안정적인 시스템 관리가 가능하도록 할 수 있다.

더불어, 관제 서버(150)는 각 선착장에 배치된 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치(100)의 배치 위치를 정확하게 알고 있으므로 수신되는 충격 정보(가속도, 속도, 변위)를 통해서 선착장의 이동이나 틀어짐을 정확하게 파악할 수 있다. 예를 들어 부잔교의 경우 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치(100)의 개별 변위가 기준 이하라 하더라도 그룹 단위로 측정된 변위로 파악되는 선착장 틀어짐 정도에 따라 육지와의 연결부 파손 등을 예측할 수 있어 이상 발생을 파악할 수 있다.

한편, 관제 서버(150)는 외부에서 기상 정보 및 선박의 입출항 정보를 수집할 수 있으므로, 이러한 수집 정보를 토대로 선착장에서 수집되는 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치(100) 그룹의 측정 정보를 분석하여 기상에 따른 선착장의 움직임과 선박 입출항에 따른 선착장의 움직임을 구분하여 선착장의 충격 원인을 파악하고, 이상 발생 기준에 따라 이상 발생 전에 알람을 제공할 수 있다.

예를 들어, 관제 서버(150)가 특정한 정도의 기상(파고, 해일, 태풍 등)에 따른 실제 선착장의 충격을 수집하여 누적하는 것으로 유사한 기상 상황에서 선착장이 이상 없이 유지될 수 있을 것인지를 파악할 수 있어, 기상 예보에 따라 선착장 접안을 중지하도록 하거나, 사전 보수를 요구하는 알람을 발생시킬 수 있다.

다른 예로서, 관제 서버(150)는 각 선박의 입출항에 따른 개별 충격량 수집으로 선착장의 누적 충격량이나 변위량이 기준을 초과할 수준을 예측하고, 선박 입출항에 따른 정보를 사전에 수집하여 이상이 발생할 수 있는 수준의 선박 입출항이 예정되면 이를 관리자에게 통지하여 선박 입출항의 수준을 조절하도록 하거나 보수를 진행하도록 하거나 혹은 선박 입출항을 중단하도록 할 수 있고, 실질적인 선박 입출항의 상황과 예측된 충격 발생량을 비교하여 예측 수준을 정밀하게 조정할 수 있다.

물론, 관제 서버(150)는 기상에 대한 충격 발생과 선박 입출항에 따른 충격 발생을 동시에 고려하여 선착장의 상태를 예측함으로써 이상 발생을 사전에 방지하도록 할 수 있다.

한편, 관제 서버(150)는 이러한 기상과 선박 입출항에 따른 선착장 충격량을 누적하여 관리하며, 그에 따른 이상 발행 예상과 보수에 따른 정보를 누적 관리하므로 후속되는 일정 기간에 대한 입출항 선박의 예상 수량(부가적으로 해당 기간에 대한 기상 예보)을 토대로 해당 기간에 대한 선착장 보수 상황을 예측할 수 있다. 이러한 선착장 보수 상황을 예측함으로써 보수에 대한 계획을 세울 수 있도록 하여 관리 기관의 보수 예산 책정을 지원할 수 있다.

더불어, 선착장의 경우 보안이나 관리의 이유로 인하여 감시 카메라가 배치되거나 영상 분석을 통해 선박을 식별하는 영상 보안 시스템이 구성되는 것이 보통이다.

본 발명의 실시예에 따른 관제 서버(150)는 이러한 선착장의 영상 보안 시스템과 연계하여 개별 선박에 따른 충격 발생을 세부적으로 관리할 수 있는데, 각 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치(100)는 GPS부를 통해 정밀하게 동기화되어 있기 때문에 충격이 발생한 정확한 시간 정보를 알 수 있다. 따라서, 이러한 개별 선박의 입출항에 따른 충격량과 발생 시간 정보를 수집한 관제 서버(150)가 해당 시간과 위치(독립발전형 변위 측정 장치의 설치 위치나 그에 대응되는 접안 위치)를 해당 선착장의 영상 보안 시스템에 제공하고 영상 보안 시스템으로부터(자동으로 혹은 영상 보안 시스템 관리자의 입력을 통해서) 충격 발생을 유발한 선박의 식별 정보를 수신할 수 있으며, 이러한 선박에 대한 식별 정보와 발생한 충격에 대한 정보를 대응시켜 저장함으로써 선착장에 대한 충격을 개별 선박 단위로 구분할 수 있다. 즉, 선착장에 대한 충격을 발생시킨 선박에 대해 개별적으로 그 충격량을 확인할 수 있으므로 선착장에 무리한 충격을 발생시키거나 누적 충격을 발생시키는 선박에 대하여 입출항에 대한 접안과 출항 방식을 변경하도록 요청하거나 과도한 충격을 발생시키는 선박에 대한 접안을 제한할 수도 있다. 이는 자동으로 해당 선착장과 선박에 대한 누적 충격량을 고려하여 기준을 초과하는 경우 관리자에게 자동을 알람을 제공함으로써 이상 발생 전에 적절한 조치를 취할 수 있도록 할 수 있다.

물론, 관제 서버(150)는 단순히 이상 발생이 예상되는 경우 영상 보안 시스템에 선착장에 대한 관련 영상을 요청하고 이를 관리자에게 제공할 수도 있으며, 이상 발행 예측 정보를 영상 보안 시스템에 제공할 수도 있다.

따라서, 제안된 시스템을 이용할 경우 적은 수의 인력으로 수 많은 선착장에 대한 이상을 발생 전에 예측하여 적절히 보수하거나 사용을 제한하여 실질적인 사고를 미연에 방지할 수 있으며, 시스템 이상 여부를 자동을 판별할 수 있고, 이상 충격을 발생시키는 선박을 구분하여 계도할 수 있음과 아울러 적절한 유지 보수 비용과 시기를 예상할 수 있게 된다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치를 이용한 실시간 선착장 안정성 평가 시스템의 동작 과정을 보인 순서도로서, 도시된 바와 같이 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치들이, 센서를 통해서 높은 해상도와 고속의 속도로 가속도 변화를 측정하는데, 예를 들어 1000sps 수준으로 가속도 변화를 측정할 수 있다.

설치형 독립발전형 변위 측정 장치는 측정된 샘플들을 설정된 필터링 방식(예를 들어, 과도하게 높거나 낮은 센싱값을 버리고, 일정한 수준의 샘플들을 합산하여 평균을 구하는 등)을 통해 적절한 수준으로 선별하는데, 예를 들어 100sps 수준으로 필터링할 수 있다. 더불어,이렇게 선별한 센싱값들은 추가적인 필터링을 통해서 직류성분을 제거하거나 안티얼라이어싱이 적용될 수 있다.

설치형 독립발전형 변위 측정 장치는 적절히 선별된 측정 가속도값을 예컨대 정밀한 시간 정보와 사다리꼴 적분 알고리즘을 통해 속도와 변위값으로 변환할 수 있으며, 이러한 측정 정보와 변환 정보를 저장부에 저장하고 통신부를 통해 관제 서버에 전송할 수 있다.

이 경우, 설치형 독립발전형 변위 측정 장치는 기상에 따른 지속적 가속도 변화값과 물리적인 충격에 따른 변화값을 고려하여 물리적 충격에 따른 변화값을 구분하여 산출(보상 등)할 수도 있으며, 이렇게 물리적 충격 자체에 대한 충격량(보정된 가속도값, 속도값, 변위 값 중 적어도 하나) 정보를 저장부에 저장하고 통신부를 통해 관제 서버에 전송할 수 있다.

관제 서버는 실시간 및 누적 수집한 선착장의 충격과 움직임에 대한 정보를 토대로 선착장의 충격과 데미지를 산출하여 기준과 비교한 후 기준을 초과하는 경우 관리자에게 이상 발생 예측 경보를 생성하여 전달할 수 있다.

이러한 방식을 통해서 관리자는 어떠한 선착장에 어떠한 종류의 충격이 발생하고 있고, 누적 충격량에 따른 변위를 통해 선착장의 상태를 파악할 수 있으며, 이를 통해 선착장에 접안하는 선박을 제한하거나 보수를 진행하거나 혹은 선착장의 사용을 중지할 수 있다.

이상에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예들에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허 청구의 범위에서 첨부하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능할 것이다.

100: 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치
110: 진동 검출부 111: GPS부
112: 제어부 113: 저장부
114: 센서 측정부 115: 가속도 센서
116: 통신부 120: 독립 전원부
121: 충전부 122: 배터리부
123: 전원 공급부 125: 태양광 패널
140: 통신망 150: 관제 서버

Claims (10)

1. 선착장에 고정되는 3축 가속도 센서와;
   상기 3축 가속도 센서의 전기적 변화를 디지털 변환한 후 기 설정된 수준으로 필터링한 센싱값을 생성하는 센서 측정부와;
   GPS 신호를 수신하여 정확한 시간 정보를 생성하는 GPS부와;
   원격지 관제 서버와 유선 혹은 무선으로 정보를 주고 받는 통신부와;
   상기 센서 측정부의 각 축별 센싱값과 상기 GPS부의 시간 정보로 속도와 변위값을 생성하여 기준 지점으로부터의 움직임 정보를 산출하고 이를 상기 통신부를 통해 관제 서버에 제공하는 제어부를 구비한 진동 검출부를 포함하되,
   다양한 전원으로부터 제공되는 전기를 배터리에 충전하고, 해당 배터리의 충전 전원을 상기 진동 검출부의 전원으로 사용하도록 공급하는 독립 전원부를 포함하고,
   독립 전원부는
   태양광 패널을 포함하는 신재생 에너지 발전 수단의 전원이나 상용 전원을 이용하여 충전을 수행하는 충전부와;
   충전부를 통해 전력이 충전되는 배터리부와;
   배터리부의 전력을 진동 검출부의 전원으로 공급하는 전원 공급부를 포함하여 상용 전원을 진동 검출부에 직접 공급할 경우 발생되는 전원 노이즈를 줄이며 전원 연결에 따른 설치 제한을 줄이는 것을 특징으로 하는 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서, 상기 진동 검출부는 측정 정보를 저장하는 저장부를 더 포함하고,
   상기 제어부는 측정되는 축별 센싱값을 수집하여 속도와 변위로 환산한 후 상기 저장부에 저장하며, 축별 센싱값, 속도 및 변위를 통해 축별로 지속적으로 변화하는 환경에 따른 측정 패턴을 구분하고, 해당 측정 패턴을 벗어나는 일시적 충격에 따른 측정을 구분하여 선박을 포함하는 물체의 물리적 충격 상황을 파악하며, 물리적 충격 상황에 따른 측정치에서 환경에 따른 측정 패턴에 따른 값을 보상하여 물리적 충격에 따른 충격랑과 변위를 산출한 다음 상기 저장부에 저장하고 통신부를 통해 관제 서버에 전달하는 것을 특징으로 하는 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치.
   
4. 청구항 1에 있어서, 상기 진동 검출부는 지진감지, 온습도, 풍향, 풍속, 안개 중 적어도 하나를 포함하는 기상 정보 측정 센서와 이를 디지털 변환하는 기상 정보 측정부를 더 포함하고,
   상기 제어부는 상기 기상 정보 측정부의 측정치를 상기 통신부를 통해 관제 서버에 제공하는 것을 특징으로 하는 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치.
   
5. 청구항 1에 있어서, 상기 진동 검출부의 제어부는 선박의 접안 여부를 측정하는 IoT(사물 인터넷) 장치와 통신부를 통해 통신하여 실제 선박의 접안 여부와 측정되는 충격을 동기화하여 충격의 종류를 구분하고 구분된 정보를 통신부를 통해 관제 서버에 제공하는 것을 특징으로 하는 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치.
   
6. 선착장에 고정된 3축 가속도 센서와 GPS를 통한 시간 정보 및 별도의 독립 전원을 통해 선착장의 움직임과 충격을 정확한 시간을 기준으로 측정하는 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치와;
   선착장에 일정하게 배치되는 복수의 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치와 유무선으로 연결되어 선착장의 움직임과 충격에 대한 정보를 정확한 시간 동기를 기준으로 수집하는 관제 서버를 포함하되,
   상기 관제 서버는 선착장 별로 구성된 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치들을 그룹으로 구분하고, 각 그룹에서 측정되는 충격 정보와 선착장의 움직임 정보를 통해서 전체 선착장의 상태를 실시간 및 누적 정보로 파악하여 기준 초과시 알람을 제공하고, 그룹에 속한 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치들의 측정 정보를 토대로 측정 오류를 구분하고,
   상기 관제 서버는, 외부에서 수집된 기상 정보 및 선박의 입출항 정보를 토대로 선착장에서 수집되는 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치 그룹의 측정 정보를 분석하여 기상에 따른 선착장의 움직임과 선박 입출항에 따른 선착장의 움직임을 구분하여 선착장의 충격 원인을 파악하고, 이상 발생 기준에 따라 이상 발생 전에 알람을 제공하는 것을 특징으로 하는 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치를 이용한 실시간 선착장 안정성 평가 시스템.
   
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8. 청구항 6에 있어서, 상기 관제 서버는 선착장별로 누적되는 충격과 변위 정보와 입출항 선박의 예상 수량 및 기간별 이상 발행 여부와 보수에 대한 정보를 기준으로 설정된 이후 기간에 대한 선착장 보수 상황을 예측하는 것을 특징으로 하는 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치를 이용한 실시간 선착장 안정성 평가 시스템.
   
9. 청구항 6에 있어서, 상기 관제 서버는 선착장에 구성되는 영상 보안 시스템과 연동하여 수집되는 선착장 충격의 정확한 시점을 상기 영상 보안 시스템에 제공하여 충격 발생 선박에 대한 정보를 수신하여 선착장에 대한 충격을 개별 선박 단위로 구분하여 저장하도록 하고 기준을 초과하는 경우 알람을 발생시키는 것을 특징으로 하는 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치를 이용한 실시간 선착장 안정성 평가 시스템.
   
10. 선착장에 고정된 3축 가속도 센서와 GPS를 통한 시간 정보 및 별도의 독립 전원을 통해 선착장의 움직임과 충격을 정확한 시간을 기준으로 측정하는 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치들을 통해 관제 서버가 실시간으로 선착장의 충격과 움직임에 대한 정보를 수집하는 단계;
    관제 서버가 선착장 별로 배치된 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치들을 그룹으로 관리하여 수집된 충격과 움직임 정보를 통해 선착장의 누적 충격량과 움직임 상태를 산출하여 기준과 비교한 후 기준을 초과하는 경우 알람을 발생시키는 단계를 포함하고,
    상기 관제 서버는, 외부에서 수집된 기상 정보 및 선박의 입출항 정보를 토대로 선착장에서 수집되는 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치 그룹의 측정 정보를 분석하여 기상에 따른 선착장의 움직임과 선박 입출항에 따른 선착장의 움직임을 구분하여 선착장의 충격 원인을 파악하고, 이상 발생 기준에 따라 이상 발생 전에 알람을 제공하는 것을 특징으로 하는 선착장 설치형 독립발전 변위 측정 장치를 이용한 실시간 선착장 안정성 평가 시스템의 평가 방법.

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