KR101950711B1 - 해저 케이블 매설기의 모니터링 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해저 케이블 매설기의 모니터링 장치에 관한 것으로서, 해저 케이블이 매설되는 위치를 실시간으로 표시하는 해저 케이블 매설위치 표시장치에 관한 것이다. 이를 위해 모선, 견인 와이어에 의해 모선에 의해 견인됨으로써 해저 케이블을 기 설정된 매설 경로에 따라 매설하는 매설기, 및 매설기로부터 생성된 데이터를 수집하고, 모선으로 생성된 데이터를 광변환하여 광섬유를 통해 전송하는 센서신호 통합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 해저케이블 매설기의 모니터링 장치가 개시된다.

Description

해저 케이블 매설기의 모니터링 장치{Monitoring apparatus for submarine cables buring machine}

본 발명은 해저 케이블 매설기의 모니터링 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 해저 케이블이 매설되는 위치를 실시간으로 표시하는 해저 케이블 매설기의 모니터링 장치에 관한 것이다.

전력 전송이나 통신을 위한 해저 케이블을 매설하기 위해서는 먼저 해저 케이블이 매설되는 최적 루트를 선정하고, 최적 루트를 따라 매설기를 통해 해저 바닥면에 해저 케이블을 매설한다. 그러나 해저 케이블을 매설하는 경우에 종래에는 해저 케이블이 매설되는 위치를 실시간으로 표시해주지 않아 운용자가 해저 케이블이 계획된 루트를 따라 잘 매설되고 있는지 알 수가 없었으며, 더군다나 매설기를 바지선을 이용하여 견인하므로 매설기의 위치와 바지선의 위치가 서로 틀릴 수 있어 바지선이 제대로된 매설 루트를 따라 견인하더라도 매설기가 매설 루트를 따라 케이블을 정확하게 매설하는지 파악하기 어려웠다.

또한, 매설된 해저 케이블의 위치정보가 없어 추후 해저 케이블의 유지 보수시 해저 케이블의 정확한 위치를 찾기 어려운 문제가 있었다.

대한민국 공개특허공보 : KR 10-2013-0039967 일본국 공개특허공보 : JP 1999-350525 대한민국 등록특허공보 : KR 10-1415516 대한민국 등록특허공보 : KR 10-0813205 대한민국 등록특허공보 : KR 10-2009-0052923 대한민국 등록특허공보 : KR 10-0887369

따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 해저 케이블의 매설 위치를 실시간으로 표시하여 계획된 매설 루트를 따라 정확한 매설을 할 수 있는 발명을 제공하는데 그 목적이 있다.

그러나, 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

전술한 본 발명의 목적은, 모선, 견인 와이어에 의해 모선에 의해 견인됨으로써 해저 케이블을 기 설정된 매설 경로에 따라 매설하는 매설기, 및 매설기로부터 생성된 데이터를 수집하고, 모선으로 생성된 데이터를 광변환하여 광섬유를 통해 전송하는 센서신호 통합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 해저케이블 매설기의 모니터링 장치를 제공함으로써 달성될 수 있다.

또한, 모선은 수중 초음파 센서부, 모선의 위치를 파악하는 위치 파악부, 및

해저 케이블의 매설 위치 또는 매설 경로를 산출하는 경로 산출부를 포함하며, 매설기는 수중 초음파 센서부, 및 해저 케이블을 매설하는 매설부를 포함한다.

또한, 위치 파악부는 모선의 수중 초음파 센서부와 매설기의 수중 초음파 센서부에 의해 모선과 매설기간의 상대적인 위치 또는 상대적인 거리를 산출하고, 상대적인 거리 값을 기초로 모선의 GPS 좌표로부터 매설기의 GPS 좌표를 산출하며, 경로 산출부는 해저 케이블의 매설 계획 경로의 GPS 좌표와 매설기의 GPS 좌표를 서로 비교하여 해저 케이블의 매설경로 보정 데이터를 생성하며, 모선은 매설경로 보정 데이터에 기초하여 모선의 속도 및 방향을 조정하며, 매설기는 매설경로 보정 데이터를 전송받아 매설기의 속도 및 방향을 조정하는 경로 보정부를 더 포함한다.

또한, 경로 산출부는 매설기에 구비된 소나부, 카메라부로부터 전송된 데이터를 기초로 매설기가 위치한 해저 지형에 해저 케이블의 매설이 어려운 경우 다른 지역으로 해저 케이블을 매설하도록 매설경로 보정 데이터를 생성한다.

또한, 수중 초음파 센서부는 복수로 구비되어 삼각측량에 의해 매설기의 상대적인 위치 또는 거리가 계산된다.

또한, 매설기는 매설기의 수중 초음파 센서부가 부착 고정되고, 모선과 초음파 통신 방해시 슬라이딩 접철에 의해 길이가 신장되어 수중 초음파 센서부를 해수면으로 이동시키는 길이 조절부를 더 포함한다.

또한, 매설기는 매설기의 소음을 측정하여 길이 조절부로 전송하는 소음 측정부를 더 포함한다.

또한, 위치 파악부는 매설기에 부착된 수심계의 수심 정보와 견인 와이어의 길이 정보를 바탕으로 모선과 매설기간의 상대적인 위치 또는 상대적인 거리를 산출하고, 상대적인 거리 값을 기초로 모선의 GPS 좌표로부터 매설기의 GPS 좌표를 산출하며, 경로 산출부는 해저 케이블의 매설 계획 경로의 GPS 좌표와 매설기의 GPS 좌표를 서로 비교하여 해저 케이블의 매설경로 보정 데이터를 생성하며, 모선은 매설경로 보정 데이터에 기초하여 모선의 속도 및 방향을 조정하며, 매설기는 매설경로 보정 데이터를 전송받아 매설기의 속도 및 방향을 조정하는 경로 보정부를 더 포함한다.

또한, 모선은 견인 와이어의 장력을 산출하는 장력 산출부, 및 장력 산출부로부터 데이터를 입력받아 기 설정된 장력이 유지되도록 견인 와이어의 길이를 조절하거나 또는 모선의 속도 및 방향을 제어하는 제어부를 더 포함한다.

또한, 센서신호 통합부는 매설기의 제1 센서부로부터 전송된 신호를 PLC 신호로 변환하는 PLC부, 매설기의 제2 센서부로부터 전송된 신호를 이더넷 신호로 변환하는 시리얼-이더넷 변환부, BNC Type 카메라로부터 전송된 신호를 광 변환하는 BNC-광 변환부, 및 PLC부 및 시리얼-이더넷 변환부로부터 입력된 신호를 광신호로 변환하는 이더넷-광 변환부를 포함하며, BNC-광 변환부 및 이더넷-광 변화부와 모선간에는 광섬유에 의해 신호가 전달된다.

또한, 모선은 매설기의 롤링, 피치, 및 헤딩 값을 전송 받아 매설기의 자세를 산출하는 자세 산출부, 및 자세 산출부로부터 자세 값을 제공 받아 3D 모델링함으로써 현재 매설기의 자세를 입체적으로 표시하는 표시부를 더 포함한다.

또한, 케이블 포설 계획 루트의 시작점 및 종점과 현재 매설기의 위치를 서로 비교함으로써 전체 매설공정의 진행률을 산출하는 제어부를 더 포함하낟.

한편, 본 발명의 목적은 해저 케이블을 매설하는 매설기의 현재 위치에 대응하는 전자해도를 전자해도 서버로부터 전송받고, 해저 케이블의 매설 속도 및 매설 진행방향을 계산하는 제어부, 및 매설기의 위치정보, 해저 케이블의 매설 속도, 및 매설 진행방향을 전자해도상에 제어부의 제어신호에 따라 표시하는 표시부를 포함하는 것을 특징으로 해저 케이블 매설위치 표시장치를 제공함으로써 달성될 수 있다.

해저 케이블의 매설 계획루트가 저장되며, 해저 케이블의 종류, 매설 시공사, 및 매설년도가 저장되며, 해저 케이블이 매설된 매설 위치좌표가 저장되는 저장부를 더 포함하며, 제어부는 매설 계획루트와 매설 진행루트를 표시부를 통해 비교 표시하도록 제어한다.

전술한 바와 같은 본 발명에 의하면 계획된 매설 루트를 따라 정확하게 해저 케이블을 매설할 수 있으며, 추후 해저 케이블의 유지 보수시 해저 케이블의 매설 위치정보가 기록되어 있어 유지 보수가 용이한 효과가 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1 내지 도 3은 해저 케이블을 매설하는 매설기의 구성을 나타낸 구성도이고,
도 4는 전자해도상에 해저 케이블의 매설 계획선과 매설 진행선이 표시된 도면이고,
도 5는 전자해도상에 매설기의 위치, 매설기의 위도 및 경도, 매설 진행방향, 매설 진행속도, 및 매설 진행 공정률을 표시한 도면이고,
도 6 내지 도 9는 모선, 매설기, 센서신호 통합부의 구성을 나타낸 구성도이고,
도 10은 모선의 표시부를 도시한 도면이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 일실시예는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하지 않으며, 본 실시 형태에서 설명되는 구성 전체가 본 발명의 해결 수단으로서 필수적이라고는 할 수 없다.

(해저 케이블 매설기의 구성 및 기능 )

본 발명의 일실시예에 따른 해저 케이블 매설기(200)는 도 1에 도시된 바와 같이 해저 케이블을 해저에 매설하는 장치이다. 매설기(200)는 해저 케이블을 매설하기 위해 미리 선정된 최적 루트의 해저 바닥면을 따라 이동한다. 이때, 해저 바닥면에 위치한 매설기(200)는 수상의 모선(100, 또는 바지선)과 광케이블로 연결되어 서로 데이터를 주고받으며, 또한 매설기는 모선과 견인 와이어로 연결되어 견인된다. 매설기(200)는 모선으로 견인하는 견인 타입으로서, 모선이 앵커 윈치를 이용해 이동해 갈 때마다 견인 와이어로 연결되어 있는 매설기(200)가 끌려가고, 최적 루트를 따라 케이블을 해저 바닥에 매설한다. 다만, 필요에 따라 매설기(200)에는 자력으로 구동될 수 있는 구동 전원 및 구동기가 포함되어 모선 없이도 자력으로 진행할 수 있다. 해저 케이블은 해저에 부설되어 통신 또는 전력용으로 사용되는 케이블을 말하며, 일예로서 해상에 조성된 풍력단지로부터 전력이 생성된 경우 생성된 전력을 육상의 발전소로 전송할 때 해저 케이블을 매설하여 육상으로 전력을 보낼 수 있다. 해저 케이블을 매설하는 최적루트는 해저 케이블이 매설되어야 하는 시작점과 종점을 기준으로 해양 조사를 통해 바다 밑의 기복이 심한 곳과 지진이 자주 발생하는 해역, 해저 화산지대 등을 피하고 지질 및 수온 등을 조사한 뒤에 최적루트가 선정된다. 해양 조사를 통해 미리 선정된 해저 케이블 매설루트는 모선(100)의 저장부에 저장되고, 매설루트가 화면에 표시됨과 동시에 현재 매설경로와 비교되어 표시될 수 있다.

매설기(200)는 도 2, 도 3, 및 도 9에 도시된 바와 같이 대략 견인 와이어(도면 미도시)와 매설부(210), 경로 보정부(220), 길이 조절부(230), 소음 측정부(240), 및 각종 센서부(250,260,270) 및 제어부(280)가 구비될 수 있다. 매설부(210)는 해저 케이블을 매설하기 위한 장치로서 가이드 쟁기, 하이브리드 굴착 프레임(또는 디깅프레임), 및 수중펌프로 구성될 수 있으며, 필요에 따라 추가적인 구성이 더 부가될 수 있다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 매설기 본체(200)에는 워터제트 분사구를 통해 해저면을 파헤치면서 해저 지반 밑으로 포설 해저 케이블을 리드해주는 디깅프레임(굴착프레임), 매설기(200)의 앞 부분에서 해저면에 존재하는 폐 어구나 각종 쓰레기를 걸러 내주는 가이드 쟁기, 모선과 연결되어 모선의 견인에 의해 매설기(200)가 견인되도록 하는 견인 와이어가 구비된다. 매설기의 유압장치는 매설기의 디깅프레임과 가이드 쟁기를 해저면으로 내려줄 때 사용된다. 디깅프레임은 도 2에 도시된 바와 같이 해저 케이블의 매설 심도에 따라 굴착 심도가 달라진다. 매설기의 워터제트장치는 수중펌프가 바닷물을 빨아들여 분사구로 분사시 분사 힘을 이용하여 해저면을 파면서 해저 케이블을 매설할 수 있도록 한다. 바닷물이 분사되는 노즐의 위치는 디깅프레임의 앞쪽에 위치한다. 매설기의 모니터링 장치는 수중의 매설 상황과 수상의 케이블 풀링 및 기상 상황을 모니터링하고, 매설기에 장착한 센서 및 각종 장비들의 전체적인 제어 및 관리를 담당한다. 모선에서 디젤 제너레이터 등을 통해 전력을 생산한 뒤 매설기에 필요한 전압으로 변경하여 해저에 있는 매설기(200)로 전력을 공급한다. 전력의 공급은 케이블 등을 통해 전력을 전송한다. 매설기(200)에는 자신의 위치정보를 모선으로 알려줄 수 있도록 매설기 위치획득장치인 수중 초음파 장치가 구비될 수 있다. 수중 초음파 장치에 의해 매설기와 모선과의 상대적인 위치 좌표를 산출함으로써 해저 케이블의 매설 경로를 표시할 수 있다.

도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이 제1 센서부(250), 제2 센서부(260) 및 카메라부(270)가 구비된다. 제1,2 센서부(250)는 전방감시용 소나, 수중 초음파 센서, 자세제어센서, 전방감시용 광학카메라, 프로파일 소나, 고도계, 음향식 속도계, 수심계로 이루어진다. 전방감시용 소나는 매설기의 진행방향에 놓인 장애물 또는 해저면(일예로서 트렌치)을 모니터링하고 회피하기 위해 구비된다. 수중 초음파 센서는 모선(100)과 매설기(200)에 적어도 하나씩 각각 구비되어 상호 간의 상대적 거리를 측정하도록 한다. 모선(100)에 구비된 수중 초음파 센서는 매설기(200)에 구비된 수중 초음파 센서와 서로 원활한 초음파 송수신을 위해 모선의 선저에 구비되는 것이 바람직하다. 매설기에 구비되는 수중 초음파 센서는 원활한 초음파 송수신을 위해 가장 간섭이 적은 매설기의 최상단에 구비되는 것이 바람직하다. 필요에 따라 서로 초음파 송수신이 원활하지 않은 경우 모선에 구비된 수중 초음파 센서를 수중으로 내릴 수 있는 길이조절장치가 더 추가될 수 있다. 자세제어센서는 매설기(200)의 롤, 피치, 요(또는 헤딩) 정보를 획득하여 모선(100)으로 전송함으로써 매설기(200)의 현재 자세를 3D 모델링하여 표시할 수 있도록 한다. 자세제어센서의 일예로서 자이로센서, 관성항법장치, 가속도 센서 등일 수 있다. 전방 감시용 광학카메라는 매설기의 전방을 감시한다. 프로파일 소나는 매설기의 전방 또는 후방의 해저면 또는 트렌치의 횡단면 형상을 확인하고 평균 해저면 수심을 계산한다. 고도계는 해저면으로부터의 매설기의 높이(또는 고도)를 센싱하며(해저면과 센서의 높이), 수심계는 압력센서를 이용하며, 수면으로부터 매설기(또는 센서)까지의 수심을 센싱한다. 음향식 속도계는 매설기의 속도, 고도, 방향정보를 제공한다. 후방 감시용 광학카메라는 매설기의 진행방향 반대방향(또는 후방)을 감시하며, 감시용 광학 카메라는 전력 및 데이터 케이블과 견인 와이어를 감시한다. 수중 라이트는 광학 카메라가 원활히 촬영하도록 조명을 제공한다. 후방 감시용 모니터링 소나는 매설된 해저 케이블의 상태를 모니터링 한다. 팬/틸트장치는 상술한 각종 카메라 및 센서의 상/하/좌/우 움직임을 제어한다.

경로 보정부(220)는 모선(100)으로부터 매설 경로에 대한 보정 데이터를 입력 받아 이를 기초로 매설 경로를 보정한다. 즉, 모선(100)에서는 현재 매설기(200)의 위치와 모선(100)의 위치를 실시간으로 계산하여 현재 매설 경로를 파악할 수 있다. 또한, 사전에 선정된 해저 케이블 매설 경로와 현재의 매설 경로를 서로 비교하여 해저 케이블이 정상적인 경로를 따라 매설되고 있는지 여부를 알 수 있다. 만약 해저 케이블의 매설 경로가 사전에 선정된 해저 케이블 매설 경로와 다르면 모선에서는 보정 데이터를 생성하고, 이러한 보정 데이터를 기초로 모선의 속도 및 방향을 조정하여 제대로 된 경로로 해저 케이블이 매설되도록 한다. 이때, 매설기에도 보정된 데이터를 전송하여 매설 경로가 보정되도록 한다. 매설기는 보정 데이터를 전송받아 매설기의 방향 및 매설 속도를 조정한다. 모선(100)은 GPS, DGPS 등을 이용하여 자신의 위치를 알 수 있으며, 매설기(200)의 위치는 수중 초음파 센서를 활용하여 모선과의 상대적 위치를 계산함으로써 매설기의 GPS 좌표를 모선과 비교하여 표시할 수 있다.

길이 조절부(230)는 수중 초음파 센서의 위치를 바꾸도록 한다. 즉, 매설기에 구비된 수중 초음파 센서는 해저의 여러 가지 상황(매설기의 소음 등)에 따라 모선에 구비된 수중 초음파 센서와 통신이 원활하지 않을 수 있다. 이때, 모선의 수중 초음파 센서와 최대한 가깝게 하기 위해 매설기의 수중 초음파 센서를 매설기로부터 이탈(수중 초음파 센서가 길이 조절부에 고정되어 수면 측으로 이탈시킴)되도록 하는 것이 바람직하다. 이때, 매설기의 수중 초음파 센서를 매설기로부터 이탈시킬 수도 있고, 또는 수중 초음파 센서의 초음파 방향을 바꾸도록 할 수 있다. 길이 조절부(230)는 이렇게 매설기의 수중 초음파 센서를 매설기로부터 이탈시켜 위치 조정하거나 초음파 방향을 변화시키도록 한다. 일예로서 길이 조절부(230)는 슬라이딩 접철 방식으로 구현되어 필요시에 매설기의 수중 초음파 센서를 매설기로부터 이탈시킬 수 있다. 매설기의 수중 초음파 센서는 길이 조절부(230)의 일측에 고정되어 위치 조정이 필요한 경우 길이 조절부(230)가 신장되도록 하여 모선과 가깝게 위치 조정되거나 또는 수면과 가까운 위치로 위치 조정되도록 한다. 길이 조절부(230)의 다른 구현예로서 매설기의 수중 초음파 센서가 케이블에 고정되고, 견인 와이어를 풀거나 감음으로써 자유롭게 위치를 조정할 수도 있다. 케이블은 매설기에 고정되어 있는 것이 바람직하다. 상술한 구현예는 모선의 수중 초음파 센서에도 동일하게 적용할 수 있으며, 따라서 모선의 수중 초음파 센서와 매설기의 수중 초음파 센서간의 상대적인 거리 및 방향을 조절할 수 있다.

한편, 수면 방향으로 수중 초음파 센서를 위치 이동시키기 위해 길이 조절부(230)를 전개하면, 길이 조절부(230)가 매설기의 진행방향 반대방향 또는 조류의 방향에 따라 휘어 질 수 있다. 즉, 길이 조절부(230)가 매설기의 수직방향을 기준으로 소정 각도 휘어질 수 있고, 이렇게 되면 길이 조절부(230)의 상단에 고정된 수중 초음파 센서(또는 GPS 수신기, GPS 수신기는 수면 밖으로 나가는 경우 동작될 수 있음)의 위치좌표(상대적 위치좌표에 의해 변환된 수중 초음파 센서의 GPS 위치좌표)와 실제 매설기의 GPS 위치좌표가 휘어진 각도만큼 틀릴 수 있다. 따라서 매설기에 구비된 각도 산출부는 길이 조절부(230)의 휘어진 각도 및 휘어진 방향을 산출하고, 이를 모선의 위치 파악부로 전송하도록 한다. 위치 파악부는 각도 산출부에서 산출한 길이 조절부(230)의 휘어진 각도 및 방향을 변환된 GPS 좌표에 보상하여 매설기의 정확한 위치를 파악한다. 각도 산출부의 구체적인 구현 예는 다양한 방식에 의해 이루어질 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위내에서 모두 포함될 수 있다.

소음 측정부(240)는 매설기(200)에서 발생하는 소음을 측정한다. 매설기에서 발생하는 소음은 수중 초음파 센서의 통신에 영향을 줄 수 있으며, 소음이 초음파 통신에 영향을 준다고 제어부(280)가 판단하는 경우에는 제어부(280)는 길이 조절부(230)를 제어하여 매설기의 수중 초음파 센서의 위치 및 초음파 방향을 변경하도록 한다. 제어부(280)는 상술한 매설기의 각부를 통합 제어한다.

(모선의 구성 및 기능)

모선(100)은 매설기(200)를 운반하고 매설기를 견인하는 선박으로서, 모선은 수면에 위치하며, 매설기(200)는 해저 바닥에서 해저 케이블을 매설한다. 모선(100)과 매설기(200) 간에는 전원 및 데이터를 전송하는 신호전달 케이블이 서로 접속된다. 신호전달 케이블에는 전원은 AC 240V, 또는 AC 3,300V를 전송할 수 있는 전원 케이블과 광통신을 위한 광섬유가 구비된다. 또한, 신호전달 케이블은 슬립 링을 이용함으로써 케이블이 꼬이지 않도록 한다. 이러한 슬립 링은 로터리 조인트, 로터리 커넥터 등으로 불리우며 필요에 따라 자세한 내용이 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위내에서 참조될 수 있다.

모선과 매설기 간에는 신호전달 케이블에 의해 데이터를 서로 주고받으며, 이때, 도 6에 도시된 바와 같이 상호 간에 전송되는 데이터는 센서신호 통합부(300)에 의해 적절한 데이터로 변환되어 전송된다. 도 8에 도시된 센서신호 통합부(300)는 이더넷-광 변환기, BNC-광 변환기, PLC, 시리얼-이더넷 변환기로 대략적으로 구성될 수 있으며, 필요에 따라 기술되지 아니한 추가적인 장치가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위 내에서 추가될 수 있다. 매설기(200)에 구비되는 각종 장치는 다양하며, 이렇게 다양한 장치로부터 수집된 데이터는 최종적으로 모선(100)에 광 통신을 통해 전송되어야 한다. 따라서 도 8에 도시된 바와 같이 아날로그 신호를 생성하는 제1 센서부는 PLC 및 이더넷-광 변환기를 거쳐 모선(100)으로 데이터가 전송되며, IP 카메라부는 이더넷-광 변환기를 거쳐 모선(100)으로 데이터가 전송되며, 제2 센서부는 직렬통신을 수행하는 장치로서, 시리얼-이더넷 변환기 및 이더넷-광 변환기를 거쳐 모선으로 데이터가 전송되며, BNC Type 카메라는 BNC-광 변환기를 거쳐 모선으로 데이터가 전송된다.

도 9에 도시된 바와 같이 모선(100)에는 선박의 운항에 필요한 각종 장치 이외에도 본 발명에 따라 필요한 다양한 장치가 더 구비된다. 따라서 선박 운항에 필요한 각종 장치는 필요에 따라 본 발명에서 참조될 수 있을 것이다.

전자 해도부(110)는 저장부로부터 전자해도를 불러온다. 이때, 바람직하게는 모선(100)이 위치하는 인근 해역의 전자해도를 불러와 표시부(170)에 전자해도가 나타나도록 한다. 표시부(170)에서 표시되는 전자해도 상에는 모선 및 자선의 위치, 해저 케이블 포설 계획 경로, 현재 포설 진행 경로가 표시된다. 따라서 운용자는 포설 계획 경로와 포선 진행 경로가 서로 비교되어 표시됨으로써 해저 케이블이 제대로 매설되고 있는지 여부를 실시간으로 파악 가능하다. 이러한 매설 경로는 경로 산출부(120)에 의해 산출될 수 있으며, 매설 경로에 차이가 발생하는 경우 경로 산출부(120)에 의해 보정 데이터가 생성되며, 제어부(180)에 의해 표시부(170)에 알람이 표시되거나 경보기에 의해 알람이 발생되어 운용자에게 알려줄 수 있다.

경로 보정 데이터는 포설 계획 경로의 GPS 좌표와 현재 포설 진행 경로의 GPS 좌표를 서로 비교함으로써 생성될 수 있다. 이때, 매설기와 모선에는 각각 수중 초음파 센서가 구비되며, 위치 파악부(140)는 모선의 수중 초음파 센서로부터 신호를 입력받아 모선과 매설기간의 상대적인 위치 또는 거리를 산출한다. 모선과 매설기간의 상대적인 위치 또는 거리가 산출되면 위치 파악부(140)는 산출된 상대 거리를 모선(100)의 GPS 좌표와 연동시킴으로써 매설기의 GPS 좌표를 획득한다. 따라서 매설기의 GPS 좌표가 현재 포설 진행 경로로 저장된다. 경로 보정 데이터가 생성된 경우 제어부(180)는 모선의 속도 및 방향을 조정함으로써 매설기(200)의 해저 케이블 포설 경로를 바꿀 수 있다. 이에 더 나아가 경로 보정 데이터를 매설기로 전송함으로써 매설기의 속도 및 방향을 조정하여 매설 경로를 바꾸도록 한다. 모선에는 매설기를 조작할 수 있는 조작부 및 모니터링 화면이 있으며, 이를 이용하여 운용자가 경로 보정 데이터에 맞도록 매설기를 운용 조작할 수 있다. 상술한 경로 보정 데이터는 또한 현재 매설지역의 해저 지형 정보를 참조하여 생성될 수도 있다. 즉, 매설기의 각종 센서로부터 전송된 데이터를 참조하여 현재 매설지역의 지형이 굴곡이 심하거나 매설하기 어려운 지역으로 판단되는 경우 다른 지역으로 매설하도록 경로 보정 데이터를 생성한다.

위치 파악부(140)는 매설기(200)의 위치를 파악한다. 매설기(200)의 위치는 상술한 바와 같이 수중 초음파 센서에 의해 모선과 매설기간의 상대적인 위치 또는 거리를 측정함으로써 모선의 GPS 좌표와 연동시켜 매설기의 GPS 좌표를 획득한다. 이에 더하여 수심계에 의해 매설기와 수면과의 수심 깊이를 알 수 있으며, 모선과 매설기를 연결하는 견인 와이어의 길이를 알 수 있다. 이때 견인 와이어는 매설기를 견인해야 하므로 견인 와이어가 어느 정도 장력을 유지하게 된다. 정확한 거리 측정을 위해 견인 와이어의 장력이 일정하여야 하므로 케이블 장력 산출부(160)에 의해 케이블의 장력을 실시간으로 획득하고, 기 설정된 장력을 유지하도록 모선의 속도 및 방향을 조절하거나 견인 와이어를 감거나 푼다. 케이블의 장력 측정은 다양한 방식에 의해 이루어질 수 있으므로 생략하기로 하며, 필요에 따라 본 발명에서 참조될 수 있다. 따라서 매설기의 수심 데이터와 견인 와이어의 길이 데이터를 이용하여 매설기의 상대적인 위치 또는 상대적인 거리를 알 수 있다. 이 두 가지 방식으로 획득한 매설기의 위치 데이터를 이용하여 매설기의 정확한 위치를 파악할 수 있다. 매설기의 위치를 파악하는 다른 예로서 위치 파악부(140)는 매설기에 설치된 소나 및 카메라로부터의 해저 지형 데이터를 입력받아 기 저장된 전자 해도부의 데이터와 배교함으로써 현재 매설기의 위치를 산출할 수 있다.

자세 산출부(150)는 매설기의 자세제어센서로부터 롤, 피치, 헤딩 정보를 실시간으로 전송받아 매설기의 자세를 계산한다. 계산된 매설기의 자세는 3D 모델링되어 표시부(170)에 실시간으로 매설기의 자세가 표시된다. 매설기의 자세 표시시에 매설기의 카메라 및 소나 등으로부터 전송된 데이터를 활용하여 현재 해저 지형을 함께 표시하도록 한다.

표시부(170)는 도 10에 도시된 바와 같이 대략적으로 메인 화면부, 모선 화면부, 매설기 화면부, 및 소나 및 카메라 화면부로 나뉠 수 있느나 필요에 따라 추가적으로 화면이 더 분할되어 추가정보가 표시될 수 있다. 도 10과 같이 4개의 화면으로 분할할 수도 있고, 하나의 화면에 분할하여 표시할 수도 있다.

메인 화면부는 대략적으로 전자해도 표시부, 진행경로 표시부, 경고 표시부, 및 데이터 표시부로 분할되어 표시되며, 전자해도 표시부에는 모선이 위치한 인근 해역의 전자해도가 표시되며, 전자해도 상에는 매설 계획 경로와 현재 매설 경로가 함께 표시되어 매설 현황을 운용자가 쉽게 확인할 수 있도록 한다. 경고 표시부는 모선 및 매설기에서 발생하는 각종 알람을 표시하여 운용자가 쉽게 인지할 수 있도록 한다. 데이터 표시부는 매설기 자세값, 유압데이터, 워터제트 데이터, 매설기의 GPS 좌표 등이 표시된다. 진행 경로 표시부는 모선 및 매설기의 진행 경로를 표시한다.

모선 화면부의 기상 표시부는 기상센서로부터 전송된 기상 데이터를 표시하며, GPS 표시부는 모선의 GPS 좌표를 표시한다. 케이블 길이 표시부는 매설기와 모선간의 견인 와이어의 길이를 표시한다. 또한, 모선에서 운용되는 각종 장비의 데이터가 표시될 수 있다.

매설기 화면부의 매설기 자세 표시부는 실시간으로 들어오는 매설기의 자세값을 반영하여 3D로 해저 지형과 함께 표시한다. 매설기 상태 표시부는 유압 데이터, 유압 펌프 데이터, 유압 실린더 데이터, 워터제트 데이터, 워터제트 펌프 데이터, 전력 데이터를 표시한다. 매설 데이터 표시부는 매설기의 디깅 프레임 각도, 매설 심도, 고도, 수심, 및 매설기의 각종 센서 데이터 등을 표시한다. 운용자는 해저 케이블의 매설 심도를 확인하여 매설 심도가 기 설정된 매설 심도와 다른 경우 디깅 프레임 각도를 조정하여 매설 심도를 맞추도록 한다. 매설기 위치 표시부는 위치 파악부(140)로부터 매설기의 GPS 좌표를 전송받아 표시한다.

소나 및 카메라 화면부의 해저 지형 표시부는 매설기에 구비된 각종 소나 및 카메라로부터 데이터를 입력 받아 해저 지형 등을 표시한다. 영상 표시부는 영상 촬영된 매설지역의 영상, 매설기의 상태 및 견인 와이어의 상태를 표시한다.

(해저 케이블 매설위치 표시장치)

모선의 견인에 의해 매설기(200)가 해저 케이블을 매설하는 경우 모선에는 해저 케이블 포설 계획 루트와 현재 포설 진행 루트가 표시되어 해저 케이블이 제대로 매설되고 있는지 운용자가 알 수 있어야 한다. 해저 케이블 포설 계획 루트는 해저 케이블이 매설되어야 하는 시작점과 종점을 기준으로 해양 조사를 통해 바다 밑의 기복이 심한 곳과 지진이 자주 발생하는 해역, 해저 화산지대 등을 피하고 지질 및 수온 등을 조사한 뒤에 최적루트가 선정된다. 이러한 해저 케이블 포설 계획 루트는 도 4에 도시된 바와 같이 전자해도(300)상에 포설 계획선으로 표시된다. 이러한 포설 계획선이 전자해도(300)상에 표시됨과 동시에 실제 매설되고 있는 해저 케이블의 포설 진행선이 함께 동시에 표시되어 해저 케이블이 본래의 포설 계획 루트대로 매설되고 있는지 운용자가 편리하게 모니터링할 수 있다.

모선에는 매설기(200)를 견인하기 위한 장치 이외에도 다양한 장치가 설치된다. GUI 모듈은 모선에서 획득되는 각종 데이터 및 관리 데이터와 매설기에서 전송되는 각종 데이터를 그래픽 화하여 모니터화면에 표시하도록 한다. 시리얼 통신모듈은 모선에 구비된 각종 장치간 상호 데이터를 주고받기 위해(일예로서 RS232C 또는 RS485 통신의 프로토콜을 실행할 수 있는 모듈) 구비된다. 광 컨버터 및 광 통신모듈은 매설기(200)로부터 전송된 데이터나, 모선(100)에서 매설기(200)로 데이터를 전송시 광을 이용하여 데이터를 전송함에 따라 광신호를 변환하거나 광신호로 변환하는 모듈이다. 광 컨버터 및 광 통신모듈은 매설기에 구비될 수도 있다. 기상 모니터링 장치는 모선 주위에 설치되는 기상센서(도면 미도시)로부터 모선 주위 해역의 기상정보를 수집하여 자체적으로 기상정보를 파악하고, 기상정보에 따라 해저 케이블의 매설 작업을 계속 수행할 수 있는지의 기상정보를 모선의 제어부(180)에 제공한다. 전력시스템 제어 및 모니터링 장치는 매설기에 필요한 전력을 생성하는 디젤 제너레이터 등을 제어하며, 매설기(200)에서 필요한 전압으로 변환하여 매설기(200)에 제공한다. 또한, 전력시스템 제어 및 모니터링 장치는 각종 장치와 인터페이스 되어 각종 장치를 제어 및 관리한다. 전자해도 표시부는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 매설되는 해저 케이블의 위치정보를 표시하고, 포설 계획된 루트와 현재 포설되는 루트를 전자해도 상에 표시하도록 하여 운용자가 편리하게 해저 케이블의 매설 위치를 알 수 있도록 한다.

전자 해도부(110, 전자해도 서버)는 모선에 구비된 지피에스 장치로부터 전송받은 모선의 위치정보를 기초로 모선의 위치정보에 맞는 전자해도(300)를 저장부로부터 불러온다. 불러온 전자해도는 표시부(170)를 통해 표시된다. 도 5에 도시된 바와 같이 전자 해도부(110)는 전자해도 상에 매설기의 현재 위치를 표시부를 통해 표시하며(도 5의 ② 참조), 또한, 표시부는 모선과 매설기간의 상대거리로부터 변환된 매설기의 GPS 좌표(위도 및 경도)를 표시하며(도 5의 ③, ④ 참조), 전체 매설 공정의 진행률을 표시한다(도 5의 ⑤ 참조). 제어부(180)는 케이블 포설 계획 루트의 시작점 및 종점과 현재 매설기의 위치를 비교함으로써 전체 매설공정의 진행률을 표시부를 통해 표시할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이 매설기의 현재 위치를 나타내는 원은 원 중심이 현재 매설기의 위치를 나타내고, 긴 선은 매설기의 속도를 나타내며, 속도가 빠를수록 선이 길어진다. 선이 길어지는 방향은 매설기의 진행방향을 나타낸다.

저장부에는 해저 케이블 포설 계획선 루트의 지피에스 좌표가 저장되며, 또한 해저 케이블이 매설된 지피에스 좌표가 저장된다. 또한, 저장부에는 해저 케이블의 종류, 매설 시공자 정보, 매설 년도 등의 해저 케이블 매설정보와 해저 케이블의 매설 위치정보가 저장되어 추후 해저 케이블의 유지 보수시 이러한 정보를 이용하도록 한다. 해저 케이블의 유지 보수시 해저 케이블이 매설된 위치정보(지피에스 좌표)가 제어부(180)에 의해 화면상에 표시되어 유지 보수가 용이하도록 할 수 있다.

상술한 제어부는 마이크로 프로세서를 포함한 디지털 및 아날로그 논리 회로로 구현될 수 있으며, 표시부는 모니터로 구체화될 수 있다. 또한, 저장부는 디지털 데이터를 저장할 수 있는 매체로서 일예로서 하드디스크로 구체화될 수 있으나, 꼭 이에 한정되지 않고 휴대용 메모리 카드로도 구현될 수 있다.

이상, 본 발명의 일실시예를 참조하여 설명했지만, 본 발명이 이것에 한정되지는 않으며, 다양한 변형 및 응용이 가능하다. 즉, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 많은 변형이 가능한 것을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다.

100 : 모선(모니터링부)
110 : 전자 해도부
120 : 경로 산출부
130 : 수중 초음파 센서부
140 : 위치 파악부
150 : 자세 산출부
160 : 케이블 장력 산출부
170 : 표시부
180 : 제어부
200 : 매설기
210 : 매설부
220 : 경로 보정부
230 : 길이 조절부
240 : 소음 측정부
250 : 제1 센서부
260 : 제2 센서부
270 : 카메라부
280 : 제어부
300 : 센서신호 통합부

Claims (11)

1. 모선,
   견인 와이어에 의해 모선에 의해 견인됨으로써 해저 케이블을 기 설정된 매설 경로에 따라 매설하는 매설기, 및
   상기 매설기로부터 생성된 데이터를 수집하고, 상기 모선으로 생성된 데이터를 광 변환하여 광섬유를 통해 전송하는 센서신호 통합부를 포함하며,
   센서신호 통합부는,
   상기 매설기의 제1 센서부로부터 전송된 신호를 PLC 신호로 변환하는 PLC부,
   상기 매설기의 제2 센서부로부터 전송된 신호를 이더넷 신호로 변환하는 시리얼-이더넷 변환부,
   BNC Type 카메라로부터 전송된 신호를 광 변환하는 BNC-광 변환부, 및
   상기 PLC부 및 시리얼-이더넷 변환부로부터 입력된 신호를 광신호로 변환하는 이더넷-광 변환부를 포함하며,
   BNC-광 변환부 및 이더넷-광 변환부와 상기 모선간에는 광섬유에 의해 신호가 전달되는 것을 특징으로 하는 해저 케이블 매설기의 모니터링 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 모선은,
   수중 초음파 센서부,
   모선의 위치를 파악하는 위치 파악부, 및
   해저 케이블의 매설 위치 또는 매설 경로를 산출하는 경로 산출부를 포함하며,
   상기 매설기는,
   수중 초음파 센서부, 및
   상기 해저 케이블을 매설하는 매설부를 포함하는 것을 특징으로 하는 해저 케이블 매설기의 모니터링 장치.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 위치 파악부는,
   상기 모선의 수중 초음파 센서부와 상기 매설기의 수중 초음파 센서부에 의해 모선과 매설기간의 상대적인 위치 또는 상대적인 거리를 산출하고, 상기 상대적인 거리 값을 기초로 상기 모선의 GPS 좌표로부터 상기 매설기의 GPS 좌표를 산출하며,
   상기 경로 산출부는,
   해저 케이블의 매설 계획 경로의 GPS 좌표와 상기 매설기의 GPS 좌표를 서로 비교하여 해저 케이블의 매설경로 보정 데이터를 생성하며,
   상기 모선은,
   상기 매설경로 보정 데이터에 기초하여 상기 모선의 속도 및 방향을 조정하며,
   상기 매설기는,
   상기 매설경로 보정 데이터를 전송받아 상기 매설기의 속도 및 방향을 조정하는 경로 보정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 해저 케이블 매설기의 모니터링 장치.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 경로 산출부는,
   상기 매설기에 구비된 소나부, 카메라부로부터 전송된 데이터를 기초로 상기 매설기가 위치한 해저 지형에 해저 케이블의 매설이 어려운 경우 다른 지역으로 해저 케이블을 매설하도록 매설경로 보정 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 해저 케이블 매설기의 모니터링 장치.
   
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 수중 초음파 센서부는 복수로 구비되어 삼각측량에 의해 매설기의 상대적인 위치 또는 거리가 계산되는 것을 특징으로 하는 해저 케이블 매설기의 모니터링 장치.
   
6. 제 2 항에 있어서,
   상기 매설기는,
   상기 매설기의 수중 초음파 센서부가 부착 고정되고, 모선과 초음파 통신 방해시 슬라이딩 접철에 의해 길이가 신장되어 상기 수중 초음파 센서부를 해수면으로 이동시키는 길이 조절부, 및
   상기 길이 조절부의 휘어진 각도 및 방향을 산출하는 각도 산출부를 더 포함하며,
   상기 위치 파악부는,
   상기 수중 초음파 센서부에 의해 획득된 매설기의 상대적인 위치좌표를 모선을 기준으로 GPS 좌표로 변환하며,
   상기 매설기의 GPS 좌표에 상기 길이 조절부의 휘어진 각도 및 방향 정보를 보정하여 최종적으로 매설기의 GPS 좌표를 획득하는 것을 특징으로 하는 해저 케이블 매설기의 모니터링 장치.
   
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 매설기는,
   상기 매설기의 소음을 측정하여 상기 길이 조절부로 전송하는 소음 측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 해저 케이블 매설기의 모니터링 장치.
   
8. 제 2 항에 있어서,
   상기 위치 파악부는,
   상기 매설기에 부착된 수심계의 수심 정보와 상기 견인 와이어의 길이 정보를 바탕으로 상기 모선과 매설기간의 상대적인 위치 또는 상대적인 거리를 산출하고, 상기 상대적인 거리 값을 기초로 상기 모선의 GPS 좌표로부터 상기 매설기의 GPS 좌표를 산출하며,
   상기 경로 산출부는,
   해저 케이블의 매설 계획 경로의 GPS 좌표와 상기 매설기의 GPS 좌표를 서로 비교하여 해저 케이블의 매설경로 보정 데이터를 생성하며,
   상기 모선은,
   상기 매설경로 보정 데이터에 기초하여 상기 모선의 속도 및 방향을 조정하며,
   상기 매설기는,
   상기 매설경로 보정 데이터를 전송받아 상기 매설기의 속도 및 방향을 조정하는 경로 보정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 해저 케이블 매설기의 모니터링 장치.
   
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 모선은,
   상기 견인 와이어의 장력을 산출하는 장력 산출부, 및
   상기 장력 산출부로부터 데이터를 입력받아 기 설정된 장력이 유지되도록 견인 와이어의 길이를 조절하거나 또는 모선의 속도 및 방향을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 해저 케이블 매설기의 모니터링 장치.
   
10. 삭제
11. 제 2 항에 있어서,
    상기 모선은,
    상기 매설기의 롤링, 피치, 및 헤딩 값을 전송받아 상기 매설기의 자세를 산출하는 자세 산출부, 및
    상기 자세 산출부로부터 자세 값을 제공 받아 3D 모델링함으로써 현재 매설기의 자세를 입체적으로 표시하는 표시부 및,
    케이블 포설 계획 루트의 시작점 및 종점과 현재 매설기의 위치를 서로 비교함으로써 전체 매설공정의 진행률을 산출하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 해저 케이블 매설기의 모니터링 장치.

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