KR102103459B1 - 선박용 ａｖｓｓ 제어를 위한 ｉｃｔ 융합 지능형 제어 시스템 - Google Patents

선박용 ａｖｓｓ 제어를 위한 ｉｃｔ 융합 지능형 제어 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 AVSS(Automatic Vacuum Stripping System) 제어 모듈의 구조를 단순화하고, 고장 진단 및 안전 관리가 효율적으로 이루어질 수 있도록 한 선박용 AVSS 제어를 위한 ICT 융합 지능형 제어 시스템에 관한 것으로, 선박용 AVSS 제어를 위한 ICT 융합 지능형 제어 시스템의 제어를 위한 제어 패널 및 HMI 디스플레이를 포함하고, 야드(YARD)와 터미널 블록을 통하여 케이블로 연결되는 구조를 갖고,레벨 센서(Level Sensor), 압력 센서(Pressure Sensor), GPS, 온도 센서(Temperature Sensor), 진동 센서(Vibration Sensor)를 포함하는 센서부;데이터의 실시간 저장, 온라인 및 오프라인 데이터 측정, 빅데이터 기반의 고장 유무 감지, 원격제어, 선박 이동 경로 저장의 기능을 수행하는 제어 수단(PCB);제어 패널과 사용자와의 무선 통신을 지원하는 무선 통신 장치;를 포함하는 것이다.

Description

선박용 ＡＶＳＳ 제어를 위한 ＩＣＴ 융합 지능형 제어 시스템{Intelligency ＩＣＴ Convergence Control System for controlling ＡＶＳＳ on Ships }
본 발명은 선박용 자동 연료흡입 시스템에 관한 것으로, 구체적으로 AVSS(Automatic Vacuum Stripping System) 제어 모듈의 구조를 단순화하고, 고장 진단 및 안전 관리가 효율적으로 이루어질 수 있도록 한 선박용 AVSS 제어를 위한 ICT 융합 지능형 제어 시스템에 관한 것이다.
탱크 등에 저장된 유체를 이송하고자 하는 목적지로 압송하기 위하여 핌프 시스템이 사용되고 있다.
이와 같은 펌프 시스템은 대체로 유체의 송출을 위한 펌프와, 펌프의 흡입 측과 탱크를 연결하는 흡입배관 및 펌프의 토출 측으로부터 목적지로 연장되는 토출 배관을 구비한다.
펌프가 유체를 송출하기 위해서는 필요흡입수두(NPSHr: Net Positive Suction Head Required, 동작을 위해 펌프의 흡입 측에 요구되는 최소 압력)를 만족시켜야 한다.
즉, 설치환경(펌프위치, 흡입관경, 배관길이 등)에 의해 결정되는 유효흡입수두(NPSHa: Net Positive Suction Head Available)가 펌프의 필요흡입수두보다는 커야 한다.
한편, 탱크 등에 저장된 유체는 유체의 송출이 진행됨에 따라 레벨(level)이 낮아지는데, 유체레벨이 낮아지면 유효흡입수두(NPSHa)도 낮아진다.
따라서, 탱크의 유체레벨이 특정레벨 이하로 내려가면 펌프가 동작하더라도 유체의 송출이 불가능해지는 상황이 발생할 수 있다. 유효흡입수두가 필요흡입수두보다 낮아지기 때문이다.
이러한 경우 펌프시스템에서는 펌프의 송출유량을 줄이는 방식으로 더 낮은 레벨까지 유체의 송출을 구현하기도 한다.
펌프의 송출유량이 적어지면, 유효흡입수두(NPSHa)는 높아지고, 펌프의 필요흡입수두(NPSHr)는 낮아져 운전 가능한 조건이 되기 때문이다. 하지만, 통상적인 펌프는 동작을 위한 최소 송출유량이 정상 동작 시 송출유량(Normal Flowrate)의 약 30% 수준이기 때문에 무한정 송출유량을 줄여가며 운전을 계속할 수는 없다.
따라서, 이와 같은 탱크 등에 저장된 유체 이송을 위한 펌프시스템의 효율적인 운영 제어를 위한 새로운 기술의 개발이 요구되고 있다.
한편, 카고오일을 유조선이나 VLCC 선에서 해안(SHORE)으로 자동 하역할 수 있도록 하기 위한 카고오일 펌프용 자동 진공 스트리핑 시스템(AVSS;Automatic Vacuum Stripping System)은 다음과 같이 구성된다.
도 1a와 도 1b는 카고오일 펌프용 자동 진공 스트리핑 시스템(AVSS)의 구성도이고, 도 2a 내지 도 2c는 레벨 트랜스미터의 신호에 의한 세퍼레이터 탱크 동작 및 가스 추출 밸브의 열림 동작을 나타낸 구성도이다.
카고오일 펌프용 자동 진공 스트리핑 시스템(AVSS)은 화물 오일 펌프(COP) 하역 작업을 완료하기 위하여 설치되며, 잔류 오일을 가능한 작게 하고 하역시간을 절약할 수 있게 하는 시스템이다.
종래 기술의 카고오일 펌프용 자동 진공 스트리핑 시스템은 카고오일 탱크. 세퍼레이터 탱크, 카고오일 펌프, 가스추기 밸브, 진공펌프부, 토출밸브 등으로 구성되어 있으며, 카고오일 탱크에 저장되어 있는 카고오일은 세퍼레이터 탱크로 흡입되어지고, 이어 카고오일 펌프에 의해 세퍼레이터 탱크에서 이송관 및 토출밸브를 경유하여 해안으로 하역되도록 되어 있다.
자동 진공 스트리핑 시스템은 진공 펌프부의 개폐 제어와 카고오일 펌프의 회전수의 수동제어, 스트리핑 단계에서의 회전수 증가 제어와 토출밸브 개도의 조작에 의해 카고오일이 해안으로 하역되고 있다.
도 1a는 카고오일 탱크에 오일이 채워진 상태로 카고오일 탱크의 오일 레벨이 높기 때문에 AVSS가 작동되지 않는 상태를 나타낸 것이다.
그리고 도 1b는 오일 하역 작업이 진행되어 일정 시간이 경과된 후에의 상태를 나타낸 것으로, 카고오일 탱크의 오일 레벨이 낮아져 오일 및 증기(vapor)가 세퍼레이터 탱크로 유입되어 세퍼레이터 탱크에 증기(vapor)가 생성되어 AVSS가 작동되지 않는 상태를 나타낸 것이다.
이 상태에서는 도 2a에서와 같이 세퍼레이터 탱크에 증기(vapor) 및 오일층이 형성되고, 도 2b에서와 같이 세퍼레이터 탱크의 오일 레벨이 설정값(예를 들어, 50% 이하)이 되면 레벨 트랜스미터의 신호에 의해 AVSS 동작 개시 신호가 출력되고 가스 추출 밸브(Gas extraction valve)가 열리게 된다.
도 2c에서와 같이 세퍼레이터 탱크의 증기(vapor)가 가스 추출 밸브(Gas extraction valve) 쪽으로 흡입되면서 카고 오일 펌프에 의해 오일 하역 작업이 계속된다.
그러나 이와 같은 종래 기술에서는 사용자가 카고오일을 배출하고자 하는 유량값이나 압력치를 수동조작에 의해서만 제어되고, 아날로그 릴레이 온/오프 제어나 반자동 제어와 운전자의 경험으로 유량제어나 압력제어를 제어함으로써 운전의 숙달된 경험이나 기술이 필요하며 이에 따른 운전상의 어려움이 있다.
따라서, 이와 같은 문제점을 해결할 수 있는 카고오일 펌프의 회전수와 토출밸브를 유량 설정값에 맞추어 최적상태로 제어하여 사용자가 원하는 토출유량과 압력을 설정하여 제어하는 카고 오일 펌프용 자동 진공 스트리핑 시스템의 유량제어 방법이 요구되고 있는 실정이다.
또한, 종래 기술의 AVSS의 제어 수단은 다수의 인디케이터들이 모두 릴레이 또는 타이머 결선이 되는 구조이고, 데이터 단순 표시만 가능하고, 네트워크를 통신을 사용한 데이터 전송이 어려워 카고 오일 펌프용 자동 진공 스트리핑 시스템의 효율적인 제어가 어렵다.
따라서, AVSS(Automatic Vacuum Stripping System) 제어 수단의 구조를 단순화하고, 고장 진단 및 안전 관리가 효율적으로 이루어질 수 있도록 한 새로운 지능형 제어 시스템의 개발이 요구되고 있다.
대한민국 등록특허 제10-0530418호 대한민국 공개특허 제10-2015-0064776호 대한민국 공개특허 제10-2003-0093425호
본 발명은 종래 기술의 AVSS(Automatic Vacuum Stripping System) 제어 수단의 문제점을 해결하기 위한 것으로, AVSS(Automatic Vacuum Stripping System) 제어 모듈의 구조를 단순화하고, 고장 진단 및 안전 관리가 효율적으로 이루어질 수 있도록 한 선박용 AVSS 제어를 위한 ICT 융합 지능형 제어 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 AVSS의 상태 데이터 확인뿐만 아니라, 연속적인 문제 발생 기록 및 확인이 가능하도록 하고, HMI에 정보를 표시하고 데이터를 수집 및 활용 할 수 있도록 한 선박용 AVSS 제어를 위한 ICT 융합 지능형 제어 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 AVSS(Automatic Vacuum Stripping System) 제어 수단의 구조를 단순화하여 무게 및 크기를 줄이고, 알람, 히스토리를 저장하여 데이터화하고, 시스템 추세 확인, 유지 보수의 편리성을 높인 선박용 AVSS 제어를 위한 ICT 융합 지능형 제어 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 네트워크를 통신을 사용한 데이터 전송을 가능하도록 하여 카고오일 펌프용 자동 진공 스트리핑 시스템의 운용 효율성을 높일 수 있도록 한 선박용 AVSS 제어를 위한 ICT 융합 지능형 제어 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 데이터 저장 기능 및 원격제어, 고장 진단 및 위치 표시를 가능하도록 하여 카고오일 펌프용 자동 진공 스트리핑 시스템의 운용 효율성을 높일 수 있도록 한 선박용 AVSS 제어를 위한 ICT 융합 지능형 제어 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 AVSS 제어 수단을 구성하는 PCB 이상 발생 시에 자동으로 스페어 PCB로 교체가 이루어지도록 하여 카고 오일 펌프용 자동 진공 스트리핑 시스템의 효율적인 제어가 가능하도록 한 선박용 AVSS 제어를 위한 ICT 융합 지능형 제어 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 AVSS 제어 수단이 압력 용기 폭발 감지, 펌프 모터 과부하 감지, 오일 누유 감지, 크렉 감지를 통한 안전 관리를 수행하도록 하여 화물 오일 펌프(COP) 하역 작업의 안전성을 높인 선박용 AVSS 제어를 위한 ICT 융합 지능형 제어 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 선박용 AVSS 제어를 위한 ICT 융합 지능형 제어 시스템은 선박용 AVSS 제어를 위한 ICT 융합 지능형 제어 시스템의 제어를 위한 제어 패널 및 HMI 디스플레이를 포함하고, 야드(YARD)와 터미널 블록을 통하여 케이블로 연결되는 구조를 갖고, 레벨 센서(Level Sensor), 압력 센서(Pressure Sensor), GPS, 온도 센서(Temperature Sensor), 진동 센서(Vibration Sensor)를 포함하는 센서부;데이터의 실시간 저장, 온라인 및 오프라인 데이터 측정, 빅데이터 기반의 고장 유무 감지, 원격제어, 선박 이동 경로 저장의 기능을 수행하는 제어 수단(PCB);제어 패널과 사용자와의 무선 통신을 지원하는 무선 통신 장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 제어 수단(PCB)은, 아날로그 입력 단자(AI), 디지털 출력 단자(DO), 디지털 입력 단자(DI), 아날로그 출력 단자(AO), 통신 유닛(Communication Unit), 메인 컨트롤 유닛(MCU)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 제어 수단(PCB)은, 센서부를 통한 데이터의 측정 및 저장을 관리하는 데이터 관리부와,펌프(Vaccum Pump) 및 밸브의 온/오프를 원격에서 제어되도록 지원하는 원격 제어부와,데이터 관리부를 통하여 측정된 센서 데이터를 수집하여 고장 진단을 하고, 경고 및 고장 관련 데이터의 저장, 추후 고장 원인 제공을 수행하는 고장 진단부와,GPS를 이용한 선박 이동 경로를 저장하는 위치 표시 제어부와,제어 수단(PCB)을 구성하는 PCB 이상 발생 시에 자동으로 스페어 PCB로 교체가 이루어지도록 하는 스페어 PCB 교체 제어부와,AVSS의 진동 및 압력을 셋업하는 셋업 관리부와,압력용기 폭발,펌프모터 과부하,오일누유,크렉을 감지하여 안전 관리를 수행하는 안전 관리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 고장 진단부는, 데이터 관리부를 통하여 측정된 센서 데이터를 수집하는 데이터 수집부와,데이터 수집부를 통하여 수집된 데이터를 기반으로 설정된 정상 범위 포함 여부를 판단하여 고장 판단을 하는 고장 판단부와,고장 판단부의 판단 결과에 따라 고장 경고를 하는 경고 발생부와,고장 판단부의 판단 결과가 고장인 경우에 고장 관련 데이터를 저장하여 추후에 사용될 수 있도록 하는 고장 관련 데이터 저장부와,고장 발생시에 이전에 발생된 고장 관련 데이터와 비교하여 유사한 경우에 이전 고장 데이터를 기준으로 고장 발생 원인에 관한 정보를 제공하는 고장원인 제공부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 스페어 PCB 교체 제어부는, 정상적으로 동작을 할 때에는 MCU(MAIN CONTROL UNIT)에서 센서 입력단(Sensor Input;SI)으로 데이터를 전송하고, SI는 MCU에서 전송 받은 신호와 동일한 데이터 값을 MCU에 전송하고, MCU와 주고 받는 데이터가 서로 다르면 고장으로 판단하여, SI와 통신을 차단하고 스페어 PCB로 대체하고, 사용자에게 경고를 하는 것을 특징으로 한다.
그리고 MCU(MAIN CONTROL UNIT)에서 센서 입력단(Sensor Input;SI)에 전송하는 데이터는 정확한 판단을 위해 매번 다른 데이터를 전송하고, 사용자 경고 과정에서 경고를 위한 진동값, 온도, 내부 압력을 포함하는 알람 포인트의 지정은 HMI를 통하여 AVSS의 가동 조건에 따라 다르게 지정하는 것을 특징으로 한다.
그리고 안전 관리부는, 세퍼레이터 탱크 내의 압력을 측정하여 일정 압력 이상이면 폭발 위험으로 감지하여 사용자에게 경고하는 압력 용기 폭발 감지부와,카고 오일 펌프(Cargo oil pump) 모터의 rpm을 측정하여 정상적인 범위를 벗어나게 되면 사용자에게 경고하는 펌프 모터 과부하 감지부와,카고 오일 펌프(Cargo oil pump)의 전단 파이프 라인과 카고 오일 펌프(Cargo oil pump)의 후단 파이프라인에 위치하는 두 개의 압력 센서의 값을 측정하여 두 압력 센서의 압력이 다를 경우 누유라고 판단하여 사용자에게 경고하는 오일 누유 감지부와,세퍼레이터 탱크에 입력된 오일량과 언로딩된 오일량을 체크하여 잔유 검사를 실시하는 크렉 감지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 안전 관리부의 감지 동작에 사용되는 센서들은, 세퍼레이터 탱크에 구성되는 레벨 센서(1) 및 진동 센서(3)와,세퍼레이터 탱크와 가스 추출 밸브를 연결하는 파이프에 구성되는 온도 센서(6) 및 압력 센서(2)와,세퍼레이터 탱크와 카고 오일 펌프(Cargo oil pump) 사이의 전단 파이프 라인에 위치하는 압력 센서(4) 및 카고 오일 펌프(Cargo oil pump)의 후단 파이프라인에 위치하는 압력 센서(5)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 선박용 AVSS 제어를 위한 ICT 융합 지능형 제어 시스템은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, AVSS(Automatic Vacuum Stripping System) 제어 모듈의 구조를 단순화하고, 고장 진단 및 안전 관리가 효율적으로 이루어질 수 있도록 한다.
둘째, AVSS의 상태 데이터 확인뿐만 아니라, 연속적인 문제 발생 기록 및 확인이 가능하도록 하고, HMI에 정보를 표시하고 데이터를 수집 및 활용 할 수 있도록 하여 시스템 관리의 효율성을 높인다.
셋째, AVSS(Automatic Vacuum Stripping System) 제어 수단의 구조를 단순화하여 무게 및 크기를 줄이고, 알람, 히스토리를 저장하여 데이터화하여 시스템 추세 확인 및 유지 보수의 편리성을 높인다.
넷째, 네트워크를 통신을 사용한 데이터 전송을 가능하도록 하여 카고오일 펌프용 자동 진공 스트리핑 시스템의 운용 효율성을 높일 수 있도록 한다.
다섯째, 데이터 저장 기능 및 원격제어, 고장 진단 및 위치 표시를 가능하도록 하여 카고오일 펌프용 자동 진공 스트리핑 시스템의 운용 효율성을 높일 수 있도록 한다.
여섯째, AVSS 제어 수단을 구성하는 PCB 이상 발생 시에 자동으로 스페어 PCB로 교체가 이루어지도록 하여 카고 오일 펌프용 자동 진공 스트리핑 시스템의 효율적인 제어가 가능하도록 한다.
일곱째, AVSS 제어 수단이 압력 용기 폭발 감지, 펌프 모터 과부하 감지, 오일 누유 감지, 크렉 감지를 통한 안전 관리를 수행하도록 하여 화물 오일 펌프(COP) 하역 작업의 안전성을 높인다.
도 1a와 도 1b는 카고오일 펌프용 자동 진공 스트리핑 시스템(AVSS)의 구성도
도 2a 내지 도 2c는 레벨 트랜스미터의 신호에 의한 세퍼레이터 탱크 동작 및 가스 추출 밸브의 열림 동작을 나타낸 구성도
도 3은 본 발명에 따른 선박용 AVSS 제어를 위한 ICT 융합 지능형 제어 시스템의 제어 패널 및 HMI 디스플레이 구성도
도 4a와 도 4b는 본 발명에 따른 선박용 AVSS 제어를 위한 ICT 융합 지능형 제어 시스템의 전체 구성 및 PCB 블록의 구성도
도 5는 본 발명에 따른 선박용 AVSS 제어를 위한 ICT 융합 지능형 제어 시스템의 상세 구성도
도 6은 본 발명에 따른 고장 진단부의 상세 구성도
도 7a와 도 7b는 스페어 PCB 교체 제어부의 동작을 나타낸 구성도
도 8은 본 발명에 따른 안전 관리부의 상세 구성도
도 9는 본 발명에 따른 안전 관리부의 감지 동작을 나타내기 위한 센서들을 나타낸 구성도
이하, 본 발명에 따른 선박용 AVSS 제어를 위한 ICT 융합 지능형 제어 시스템의 바람직한 실시 예에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 선박용 AVSS 제어를 위한 ICT 융합 지능형 제어 시스템의 특징 및 이점들은 이하에서의 각 실시 예에 대한 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 선박용 AVSS 제어를 위한 ICT 융합 지능형 제어 시스템의 제어 패널 및 HMI 디스플레이 구성도이고, 도 4a와 도 4b는 본 발명에 따른 선박용 AVSS 제어를 위한 ICT 융합 지능형 제어 시스템의 전체 구성 및 PCB 블록의 구성도이다.
본 발명에 따른 선박용 AVSS 제어를 위한 ICT 융합 지능형 제어 시스템은 AVSS(Automatic Vacuum Stripping System) 제어 모듈의 구조를 단순화하고, 고장 진단 및 안전 관리가 효율적으로 이루어질 수 있도록 한 것이다.
이를 위하여 본 발명에 따른 선박용 AVSS 제어를 위한 ICT 융합 지능형 제어 시스템은 AVSS의 상태 데이터 확인, 연속적인 문제 발생 기록 및 확인, HMI 정보 표시, 데이터 수집 및 저장을 수행하기 위한 구성을 포함할 수 있다.
본 발명은 알람, 히스토리를 저장하여 데이터화하는 구성, 시스템 추세 확인 및 유지 보수 관리를 위한 구성을 포함할 수 있다.
본 발명은 네트워크를 통신을 사용한 데이터 전송, 데이터 저장 기능 및 원격제어, 고장 진단 및 위치 표시를 위한 구성을 포함할 수 있다.
본 발명은 AVSS 제어 수단을 구성하는 PCB 이상 발생 시에 자동으로 스페어 PCB로 교체가 이루어지도록 하여 AVSS의 효율적인 제어가 가능하도록 하는 구성을 포함할 수 있다.
본 발명은 AVSS 제어 수단이 압력 용기 폭발 감지, 펌프 모터 과부하 감지, 오일 누유 감지, 크렉 감지를 통한 안전 관리를 수행하는 구성을 포함할 수 있다.
본 발명은 오일 펌프용 자동 진공 스트리핑 시스템의 효율적인 제어를 위하여 AVSS(Automatic Vacuum Stripping System) 제어 수단의 구조를 단순화하고, 고장 진단 및 안전 관리가 효율적으로 이루어질 수 있도록 도 3에서와 같은 제어 시스템의 제어 패널 및 HMI 디스플레이 구성을 갖는다.
도 3은 본 발명에 따른 선박용 AVSS 제어를 위한 ICT 융합 지능형 제어 시스템의 제어 패널 및 HMI 디스플레이 구성을 나타낸 것이다.
다수의 인디케이터들이 모두 릴레이 또는 타이머 결선이 되는 구조를 HMI(Human Machine Interface) 및 모듈 결선으로 대체하여 결선 파트를 감소시키고, 데이터 표시 및 저장, 네트워크를 통신을 사용한 데이터 전송을 가능하도록 구성한 것이다.
도 3에서와 같이, 제어 패널이 LCD HMI 디스플레이 패널과 메인 컨트롤 모듈을 포함하고, 야드(YARD)와 터미널 블록을 통하여 케이블로 연결되는 구조이다.
표 1은 본 발명에 따른 선박용 AVSS 제어를 위한 ICT 융합 지능형 제어 시스템의 주요 특징을 나타낸 것이다.
Figure 112018104055110-pat00001
본 발명에 따른 선박용 AVSS 제어를 위한 ICT 융합 지능형 제어 시스템의 전체 구성은 도 4a에서와 같이, 레벨 센서(Level Sensor), 압력 센서(Pressure Sensor), GPS, 온도 센서(Temperature Sensor),진동 센서(Vibration Sensor) 등을 포함하는 센서부와, 데이터의 실시간 저장, 온라인 및 오프라인 데이터 측정, 빅데이터 기반의 고장 유무 감지, 원격제어, 선박 이동 경로 저장 등의 기능을 수행하는 제어 수단(PCB)과, 선박용 AVSS 제어를 위한 ICT 융합 지능형 제어 시스템의 제어 패널(AVSS 패널) 및 HMI 디스플레이와, 제어 패널(AVSS 패널)과 사용자와의 무선 통신을 지원하는 무선 통신 장치를 포함한다.
도 4b는 데이터의 실시간 저장, 온라인 및 오프라인 데이터 측정, 빅데이터 기반의 고장 유무 감지, 원격제어, 선박 이동 경로 저장 등의 기능을 수행하는 제어 수단(PCB)의 구조를 나타낸 것으로, 아날로그 입력 단자(AI), 디지털 출력 단자(DO), 디지털 입력 단자(DI), 아날로그 출력 단자(AO), 통신 유닛(Communication Unit), 메인 컨트롤 유닛(MCU)을 포함한다.
이와 같은 구조를 갖는 본 발명에 따른 선박용 AVSS 제어를 위한 ICT 융합 지능형 제어 시스템은 정상적으로 동작될 때에 수집된 데이터를 기반으로 하여, 정상적인 범위(센서값, 압력 등)를 벗어나게 되면 경고 발생한다.
그리고 고장 발생시의 데이터 및 고장 수리에 관한 데이터를 저장하고, 추후 동일 고장 발생시에 예측되는 고장 원인에 관한 정보를 사용자에게 제공한다.
본 발명에 따른 선박용 AVSS 제어를 위한 ICT 융합 지능형 제어 시스템의 상세 구성은 다음과 같다.
도 5는 본 발명에 따른 선박용 AVSS 제어를 위한 ICT 융합 지능형 제어 시스템의 상세 구성도이다.
본 발명에 따른 선박용 AVSS 제어를 위한 ICT 융합 지능형 제어 시스템은 레벨 센서(Level Sensor), 압력 센서(Pressure Sensor), GPS, 온도 센서(Temperature Sensor), 진동 센서(Vibration Sensor) 등을 포함하는 센서부를 통한 데이터의 측정 및 저장을 관리하는 데이터 관리부(10)와, 펌프(Vaccum Pump) 및 밸브의 온/오프를 원격에서 제어되도록 지원하는 원격 제어부(20)와, 데이터 관리부(10)를 통하여 측정된 센서 데이터를 수집하여 고장 진단을 하고, 경고 및 고장 관련 데이터의 저장, 추후 고장 원인 제공을 수행하는 고장 진단부(30)와, GPS를 이용한 선박 이동 경로를 저장하는 위치 표시 제어부(40)와, AVSS 제어 수단을 구성하는 PCB 이상 발생 시에 자동으로 스페어 PCB로 교체가 이루어지도록 하는 스페어 PCB 교체 제어부(50)와, AVSS의 진동 및 압력을 셋업하는 셋업 관리부(60)와, 압력용기 폭발,펌프모터 과부하,오일누유,크렉을 감지하여 안전 관리를 수행하는 안전 관리부(70)를 포함한다.
여기서, 고장 진단부(30)의 상세 구성은 다음과 같다.
도 6은 본 발명에 따른 고장 진단부의 상세 구성도이다.
본 발명에 따른 고장 진단부(30)는 데이터 관리부(10)를 통하여 측정된 센서 데이터를 수집하는 데이터 수집부(30a)와, 데이터 수집부(30a)를 통하여 수집된 데이터를 기반으로 설정된 정상 범위 포함 여부를 판단하여 고장 판단을 하는 고장 판단부(30b)와, 고장 판단부(30b)의 판단 결과에 따라 고장 경고를 하는 경고 발생부(30c)와, 고장 판단부(30b)의 판단 결과가 고장인 경우에 고장 관련 데이터를 저장하여 추후에 사용될 수 있도록 하는 고장 관련 데이터 저장부(30d)와, 고장 발생시에 이전에 발생된 고장 관련 데이터와 비교하여 유사한 경우에 이전 고장 데이터를 기준으로 고장 발생 원인에 관한 정보를 제공하는 고장원인 제공부(30e)를 포함한다.
이와 같은 본 발명에 따른 선박용 AVSS 제어를 위한 ICT 융합 지능형 제어 시스템은 AVSS 제어 수단을 구성하는 PCB 이상 발생 시에 자동으로 스페어 PCB로 교체가 이루어지도록 하는 구성을 포함한다.
도 7a와 도 7b는 스페어 PCB 교체 제어부의 동작을 나타낸 구성도이다.
도 7a에서와 같이, 정상적으로 동작을 할 때에는 MCU(MAIN CONTROL UNIT)에서 센서 입력단(Sensor Input;SI)으로 데이터를 전송하고, SI는 MCU에서 전송 받은 신호와 동일한 데이터 값을 MCU에 전송한다.
여기서, MCU(MAIN CONTROL UNIT)에서 센서 입력단(Sensor Input;SI)에 전송하는 데이터는 정확한 판단을 위해 매번 다른 데이터를 전송한다.
여기서, 도 7b에서와 같이, MCU와 주고 받는 데이터가 서로 다르면 고장으로 판단하여, SI와 통신을 차단 Spare PCB로 대체하고, 사용자에게 경고를 한다.
이와 같은 사용자 경고 과정에서 경고를 위한 알람 포인트(상태 레벨)의 지정은 HMI를 통하여 할 수 있다.
즉, 주위의 환경에 따라 AVSS의 가동 조건이 달라지므로, 주위 환경에 맞춰 알람 포인트를 지정 할 수 있다.
여기서, 저장된 데이터를 기반으로 정상적인 알람 포인트(진동값, 온도, 내부 압력 등)를 자동 또는 수동으로 조절 가능하도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 안전 관리부(70)의 상세 구성은 다음과 같다.
도 8은 본 발명에 따른 안전 관리부의 상세 구성도이다.
본 발명에 따른 안전 관리부(70)는 세퍼레이터 탱크 내의 압력을 측정하여 일정 압력 이상이면 폭발 위험으로 감지하여 사용자에게 경고하는 압력 용기 폭발 감지부(70a)와, 카고 오일 펌프(Cargo oil pump) 모터의 rpm을 측정하여 정상적인 범위를 벗어나게 되면 사용자에게 경고하는 펌프 모터 과부하 감지부(70b)와, 카고 오일 펌프(Cargo oil pump)의 전단 파이프 라인과 카고 오일 펌프(Cargo oil pump)의 후단 파이프라인에 위치하는 두 개의 압력 센서의 값을 측정하여 두 압력 센서의 압력이 다를 경우 누유라고 판단하여 사용자에게 경고하는 오일 누유 감지부(70c)와, 세퍼레이터 탱크에 입력된 오일량과 언로딩된 오일량을 체크하여 잔유 검사를 실시하는 크렉 감지부(70d)를 포함한다.
본 발명에 따른 안전 관리부의 감지 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 9는 본 발명에 따른 안전 관리부의 감지 동작을 나타내기 위한 센서들을 나타낸 구성도이다.
세퍼레이터 탱크에 구성되는 레벨 센서(1) 및 진동 센서(3)와, 세퍼레이터 탱크와 가스 추출 밸브를 연결하는 파이프에 구성되는 온도 센서(6) 및 압력 센서(2)와, 세퍼레이터 탱크와 카고 오일 펌프(Cargo oil pump) 사이의 전단 파이프 라인에 위치하는 압력 센서(4) 및 카고 오일 펌프(Cargo oil pump)의 후단 파이프라인에 위치하는 압력 센서(5)를 포함한다.
이와 같은 센서들의 종류 및 설치 위치는 도 9에서와 같이 한정되는 것이 아니고, 조건 및 상황에 따라 다른 종류 및 개수의 센서가 설치될 수 있음은 당연하다.
일 예로, 압력 용기 폭발 감지부(70a)는 세퍼레이터 탱크와 가스 추출 밸브를 연결하는 파이프에 구성되는 압력 센서(2)를 이용하여 세퍼레이터 탱크 내의 압력을 측정하여 일정 압력 이상이면 폭발 위험으로 감지하여 사용자에게 경고를 한다.
그리고 펌프 모터 과부하 감지부(70b)는 카고 오일 펌프(Cargo oil pump) 모터의 rpm을 측정하여 정상적인 범위를 벗어나게 되면 사용자에게 경고하는 것이다.
여기서, 주위 환경(온도,습도,기압 등)에 따른 모터의 rpm 및 오일의 점도를 측정하여 정상적인 범위 수집하고, 알람 범위를 자동 또는 수동으로 조절한다.
모터 rpm 역시 자동 또는 수동으로 조절 가능하도록 구성한다.
그리고 오일 누유 감지부(70c)는 카고 오일 펌프(Cargo oil pump)의 전단 파이프 라인에 위치하는 압력 센서(4)와 카고 오일 펌프(Cargo oil pump)의 후단 파이프라인에 위치하는 압력 센서(5)의 값을 측정하여 두 압력 센서의 압력이 다를 경우 누유라고 판단하여 사용자에게 경고하는 것이다.
그리고 크렉 감지부(70d)는 세퍼레이터 탱크에 입력된 오일량과 언로딩된 오일량을 체크하여 잔유 검사를 실시하는 것이다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 선박용 AVSS 제어를 위한 ICT 융합 지능형 제어 시스템은 AVSS(Automatic Vacuum Stripping System) 제어 모듈의 구조를 단순화하고, 고장 진단 및 안전 관리가 효율적으로 이루어질 수 있도록 한 것이다.
본 발명은 AVSS의 상태 데이터 확인뿐만 아니라, 연속적인 문제 발생 기록 및 확인이 가능하도록 하고, HMI에 정보를 표시하고 데이터를 수집 및 활용 할 수 있도록 하고, 알람, 히스토리를 저장하여 데이터화하고, 시스템 추세 확인, 유지 보수의 편리성을 높인 것이다.
이상에서의 설명에서와 같이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명이 구현되어 있음을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 명시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구 범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
10. 데이터 관리부 20. 원격 제어부
30. 고장 진단부 40. 위치표시 제어부
50. 스페어 PCB 교체 제어부 60. 셋업 관리부
70. 안전 관리부

Claims (8)

  1. 선박용 AVSS 제어를 위한 ICT 융합 지능형 제어 시스템의 제어를 위한 제어 패널 및 HMI 디스플레이를 포함하고, 야드(YARD)와 터미널 블록을 통하여 케이블로 연결되는 구조를 갖고,
    레벨 센서(Level Sensor), 압력 센서(Pressure Sensor), GPS, 온도 센서(Temperature Sensor), 진동 센서(Vibration Sensor)를 포함하는 센서부;
    데이터의 실시간 저장, 온라인 및 오프라인 데이터 측정, 빅데이터 기반의 고장 유무 감지, 원격제어, 선박 이동 경로 저장의 기능을 수행하는 제어 수단(PCB);
    제어 패널과 사용자와의 무선 통신을 지원하는 무선 통신 장치;를 포함하고,
    상기 제어 수단(PCB)은, 센서부를 통한 데이터의 측정 및 저장을 관리하는 데이터 관리부와,펌프(Vaccum Pump) 및 밸브의 온/오프를 원격에서 제어되도록 지원하는 원격 제어부와,데이터 관리부를 통하여 측정된 센서 데이터를 수집하여 고장 진단을 하고, 경고 및 고장 관련 데이터의 저장, 추후 고장 원인 제공을 수행하는 고장 진단부와,GPS를 이용한 선박 이동 경로를 저장하는 위치 표시 제어부와,제어 수단(PCB)을 구성하는 PCB 이상 발생 시에 자동으로 스페어 PCB로 교체가 이루어지도록 하는 스페어 PCB 교체 제어부와,AVSS의 진동 및 압력을 셋업하는 셋업 관리부와,압력용기 폭발,펌프모터 과부하,오일누유,크렉을 감지하여 안전 관리를 수행하는 안전 관리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 AVSS 제어를 위한 ICT 융합 지능형 제어 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 제어 수단(PCB)은,
    아날로그 입력 단자(AI), 디지털 출력 단자(DO), 디지털 입력 단자(DI), 아날로그 출력 단자(AO), 통신 유닛(Communication Unit), 메인 컨트롤 유닛(MCU)을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 AVSS 제어를 위한 ICT 융합 지능형 제어 시스템.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 고장 진단부는,
    데이터 관리부를 통하여 측정된 센서 데이터를 수집하는 데이터 수집부와,
    데이터 수집부를 통하여 수집된 데이터를 기반으로 설정된 정상 범위 포함 여부를 판단하여 고장 판단을 하는 고장 판단부와,
    고장 판단부의 판단 결과에 따라 고장 경고를 하는 경고 발생부와,
    고장 판단부의 판단 결과가 고장인 경우에 고장 관련 데이터를 저장하여 추후에 사용될 수 있도록 하는 고장 관련 데이터 저장부와,
    고장 발생시에 이전에 발생된 고장 관련 데이터와 비교하여 유사한 경우에 이전 고장 데이터를 기준으로 고장 발생 원인에 관한 정보를 제공하는 고장원인 제공부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 AVSS 제어를 위한 ICT 융합 지능형 제어 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 스페어 PCB 교체 제어부는,
    정상적으로 동작을 할 때에는 MCU(MAIN CONTROL UNIT)에서 센서 입력단(Sensor Input;SI)으로 데이터를 전송하고, SI는 MCU에서 전송 받은 신호와 동일한 데이터 값을 MCU에 전송하고,
    MCU와 주고 받는 데이터가 서로 다르면 고장으로 판단하여, SI와 통신을 차단하고 스페어 PCB로 대체하고, 사용자에게 경고를 하는 것을 특징으로 하는 선박용 AVSS 제어를 위한 ICT 융합 지능형 제어 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서, MCU(MAIN CONTROL UNIT)에서 센서 입력단(Sensor Input;SI)에 전송하는 데이터는 정확한 판단을 위해 매번 다른 데이터를 전송하고,
    사용자 경고 과정에서 경고를 위한 진동값, 온도, 내부 압력을 포함하는 알람 포인트의 지정은 HMI를 통하여 AVSS의 가동 조건에 따라 다르게 지정하는 것을 특징으로 하는 선박용 AVSS 제어를 위한 ICT 융합 지능형 제어 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서, 안전 관리부는,
    세퍼레이터 탱크 내의 압력을 측정하여 일정 압력 이상이면 폭발 위험으로 감지하여 사용자에게 경고하는 압력 용기 폭발 감지부와,
    카고 오일 펌프(Cargo oil pump) 모터의 rpm을 측정하여 정상적인 범위를 벗어나게 되면 사용자에게 경고하는 펌프 모터 과부하 감지부와,
    카고 오일 펌프(Cargo oil pump)의 전단 파이프 라인과 카고 오일 펌프(Cargo oil pump)의 후단 파이프라인에 위치하는 두 개의 압력 센서의 값을 측정하여 두 압력 센서의 압력이 다를 경우 누유라고 판단하여 사용자에게 경고하는 오일 누유 감지부와,
    세퍼레이터 탱크에 입력된 오일량과 언로딩된 오일량을 체크하여 잔유 검사를 실시하는 크렉 감지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 AVSS 제어를 위한 ICT 융합 지능형 제어 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서, 안전 관리부의 감지 동작에 사용되는 센서들은,
    세퍼레이터 탱크에 구성되는 레벨 센서(1) 및 진동 센서(3)와,
    세퍼레이터 탱크와 가스 추출 밸브를 연결하는 파이프에 구성되는 온도 센서(6) 및 압력 센서(2)와,
    세퍼레이터 탱크와 카고 오일 펌프(Cargo oil pump) 사이의 전단 파이프 라인에 위치하는 압력 센서(4) 및 카고 오일 펌프(Cargo oil pump)의 후단 파이프라인에 위치하는 압력 센서(5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 AVSS 제어를 위한 ICT 융합 지능형 제어 시스템.

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