KR102398455B1 - EMS Test System - Google Patents

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KR102398455B1
KR102398455B1 KR1020190156540A KR20190156540A KR102398455B1 KR 102398455 B1 KR102398455 B1 KR 102398455B1 KR 1020190156540 A KR1020190156540 A KR 1020190156540A KR 20190156540 A KR20190156540 A KR 20190156540A KR 102398455 B1 KR102398455 B1 KR 102398455B1
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Abstract

본 발명은 EMS시뮬레이션 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 선박 등에 탑재되는 EMS의 테스트 및 개발을 위해 사용되는 EMS시뮬레이션 시스템을 통합적으로 테스트하는 경우 시뮬레이션에 많은 데이터와 부하가 발생하여 특별히 구비되는 하드웨어에 의해서만 구동이 가능한 문제점에 대하여, 가상선박을 모의하는 시뮬레이터별로 함수화하고, 연산주기를 통신속도에 부합하게 조정함으로써 PC 등의 하드웨어에서도 구현이 가능한 EMS시뮬레이션 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an EMS simulation system, and more particularly, when an EMS simulation system used for testing and development of an EMS mounted on a ship, etc. is tested in an integrated manner, a lot of data and loads are generated in the simulation, so hardware specially provided It relates to an EMS simulation system that can be implemented in hardware such as a PC by functionalizing each simulator that simulates a virtual ship and adjusting the operation period to match the communication speed for the problem that can only be driven by the .

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Figure 112019123381967-pat00001

Description

EMS시뮬레이션 시스템{EMS Test System}EMS Simulation System {EMS Test System}

본 발명은 EMS시뮬레이션 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 선박 등에 탑재되는 EMS의 테스트 및 개발을 위해 사용되는 EMS시뮬레이션 시스템을 통합적으로 테스트하는 경우 시뮬레이션에 많은 데이터와 부하가 발생하여 특별히 구비되는 하드웨어에 의해서만 구동이 가능한 문제점에 대하여, 가상선박을 모의하는 시뮬레이터별로 함수화하고, 연산주기를 통신속도에 부합하게 조정함으로써 PC 등의 하드웨어에서도 구현이 가능한 EMS시뮬레이션 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an EMS simulation system, and more particularly, when an EMS simulation system used for testing and development of an EMS mounted on a ship, etc. is tested in an integrated manner, a lot of data and loads are generated in the simulation, so hardware specially provided It relates to an EMS simulation system that can be implemented in hardware such as a PC by functionalizing each simulator that simulates a virtual ship and adjusting the operation period to match the communication speed for the problem that can only be driven by the .

다양한 임무수행을 목적으로 하는 선박, 예컨대, 드릴링 선박, LNG선박, 유조선에는 이들의 동적 위치를 설정하고 유지하는 동적 위치설정 제어시스템(Dynamic Positioning System: DP 시스템), 선박에 사용되는 각종 전력소비장치들의 전력소비를 관장하는 전력관리시스템(PMS)(Power Management System), 선박모니터링 시스템(VMS, Vessel Monitoring System), 연료가스공급시스템(FGSS, Fuel Gas Supply System) 등과 같은 다양한 에너지소비시스템(이하, '장비'라 칭한다)이 사용되고 있다. A dynamic positioning control system (DP system) that sets and maintains their dynamic positions in ships for the purpose of performing various missions, such as drilling ships, LNG ships, and oil tankers, and various power consumption devices used in ships Various energy consumption systems (hereinafter referred to as PMS), such as a Power Management System (PMS), a Vessel Monitoring System (VMS), and a Fuel Gas Supply System (FGSS) 'equipment') is being used.

이에, 이들 장비들의 현재 에너지 소비를 적절하게 조절하고,각 장비의 에너지 소비 효율을 진단/효율 향상 방안 제시 등을 담당하는 에너지관리시스템(EMS, Energy Management System)이 이들 선박에 탑재된다. Accordingly, an EMS (Energy Management System) that appropriately adjusts the current energy consumption of these equipments, diagnoses the energy consumption efficiency of each equipment, presents an efficiency improvement plan, etc., is mounted on these ships.

EMS는 선박에 장착된 장비들의 에너지 사용 감시/사용효율을 조절함으로서 과다한 에너지소비 등으로 인한 정전(Blackout)을 방지하고 에너지 효율을 개선할 수 있는 방안을 피드백하는 시스템이다. 특히, 먼 해양에서 운항하는 선박과 같은 특수한 환경에서, EMS는 선박의 안전 및 임무 완성과 밀접히 관련되어 매우 중요한 역할을 수행하고 있다. 일반적으로 EMS는 PMS, VMS, DPS 등과 연결되어 이들을 관리하게 된다. 그이외에도 SPT(Steering, Propulsion and Trust), Duel Fuel Engine, Cargo Handling 등과도 연결된다. EMS is a system that prevents blackouts due to excessive energy consumption by monitoring/regulating the energy use efficiency of equipment mounted on ships and feedbacks measures to improve energy efficiency. In particular, in special environments such as ships operating in distant seas, EMS is closely related to ship safety and mission completion and plays a very important role. In general, EMS is connected to PMS, VMS, DPS, etc. to manage them. In addition, it is also connected to SPT (Steering, Propulsion and Trust), Duel Fuel Engine, and Cargo Handling.

이와 같은 EMS는 선박의 운항에 필수적인 시스템이기에, EMS의 이상발생은 선박 운항과 안전에 중대한 영향을 주게 된다. 따라서, EMS에 대하여 사전적 진단이 무엇보다도 중요한다. 사전적 진단은 EMS가 선박에 탑재되기 전에 시뮬레이션을 통해 이상여부를 사전적으로 점검하는 것인데, 이를 위해서는 EMS는 선박의 다양한 장비에서 방대한 정보를 수집해야 하기 때문에, 다양한 장비들에 대한 모델링이 선행되어야 하는 어려움이 있다.Since such EMS is an essential system for the operation of ships, abnormal occurrence of EMS has a significant impact on ship operation and safety. Therefore, prior diagnosis for EMS is of utmost importance. Proactive diagnosis is to check for abnormalities in advance through simulation before the EMS is mounted on the ship. There are difficulties.

특허문헌 1(한국등록특허공보 제10-1783150호)의 경우 하드웨어를 기반으로 하는 PMS HILs에 관한 특허문헌인데, 도 1에 도시된 특허문헌 1과 같은 종래의 PMS를 테스트하는 시스템은 Matlab Simulink를 사용하기 위하여 RealTime OS를 사용하게 된다. 이를 구동하기 위해 고가의 실시간 하드웨어를 이용하여 테스트가 이루어지도록 함으로써, PMS HIL 테스트 비용이 비쌀 수밖에 없다는 문제점이 존재한다. 또한 MATLAB에서 제공하는 라이브러리 모델을 이용하여 분석을 할 시 마이크로세컨드(㎲) 단위의 Time Step이 요구되어 일반적인 하드웨어로는 구동이 불가능한 문제점이 있다. 이는 MATLAB 및 HIL 시뮬레이터에서의 연산이 마이크로세컨드(㎲) 단위인 점과 시뮬레이션된 전력계통을 한번에 분석 및 연산하는 것에서 기인한다.In the case of Patent Document 1 (Korea Patent Publication No. 10-1783150), it is a patent document about PMS HILs based on hardware. To use it, RealTime OS is used. In order to drive this, since the test is performed using expensive real-time hardware, there is a problem that the PMS HIL test cost is inevitably expensive. In addition, when analyzing using the library model provided by MATLAB, a time step in microseconds (㎲) is required, so there is a problem that it cannot be driven with general hardware. This is due to the fact that calculations in MATLAB and HIL simulators are in microsecond (μs) units, and that the simulated power system is analyzed and calculated at once.

또한, 이러한 시뮬레이션이 전력을 생산하고 분배하는 PMS에 대해서만 국한되어 있어 선박에 사용되는 전체 에너지 관리에 대한 EMS를 시뮬레이션할 수는 없다는 문제도 있다.In addition, there is a problem that it is impossible to simulate the EMS for the entire energy management used in the ship because these simulations are limited to the PMS that generates and distributes power.

이에 따라 시뮬레이션의 구동이 간단하여 일반적인 하드웨어에서도 실행이 가능하고, 선박의 전체적인 에너지 관리요소인 선박의 거동, 항해통신 장비, 전력분석에 사용되는 에너지를 통합적으로 관리가 가능하며, 예상되지 못한 다양한 이벤트에서도 용이하게 EMS를 테스트할 수 있는 EMS시뮬레이션 시스템이 요구된다.As a result, the simulation is easy to run and can be executed on general hardware, and it is possible to manage the energy used for the behavior of the vessel, navigation communication equipment, and power analysis, which are the overall energy management elements of the vessel, and various unexpected events. An EMS simulation system that can easily test EMS is required.

한국등록특허공보 제10-1783150호(2017.09.22)Korean Patent Publication No. 10-1783150 (2017.09.22)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, The present invention has been devised to solve the above problems,

본 발명의 목적은, 적어도 하나 이상의 EMS와 연결되어 가상의 에너지 소비계통을 모의하여 EMS를 테스트하도록 구비되며, 하달된 명령에 따라 적어도 하나 이상의 에너지 소비계통이 동적으로 결합하여 가상의 에너지 사용상황을 시뮬레이션하는 시뮬레이터부, 모델링된 에너지 소비계통을 함수화하여 데이터를 연산하는 연산부 및 상기 시뮬레이터부에서 수행되는 시뮬레이션의 파라미터를 제어하는 컨트롤러를 포함하여 EMS를 테스트할 수 있는 EMS시뮬레이션 시스템을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to test the EMS by simulating a virtual energy consuming system in connection with at least one EMS, and at least one or more energy consuming systems are dynamically combined according to a command to detect a virtual energy use situation It is to provide an EMS simulation system capable of testing EMS, including a simulator unit for simulating, a calculation unit for calculating data by functionalizing the modeled energy consumption system, and a controller for controlling parameters of the simulation performed in the simulator unit.

본 발명의 다른 목적은, 상기 시뮬레이터부는 복수의 시뮬레이터로 구성되되, 선박의 전력계통을 모델링하고 전력사용을 모의하는 전력모의부, 선박의 상태와 거동을 모델링하고 가상선박의 운동을 해석하는 선박모의부 및 선박에 탑재되는 센서를 모의하는 센서모의부를 포함하여 가상선박의 에너지 소비를 시뮬레이션하는 EMS시뮬레이션 시스템을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is that the simulator unit is composed of a plurality of simulators, a power simulation unit that models the power system of a ship and simulates power use, a ship simulation that models the state and behavior of a ship and analyzes the motion of a virtual ship It is to provide an EMS simulation system that simulates the energy consumption of a virtual ship, including a sensor simulator that simulates a sensor mounted on a ship and a ship.

본 발명의 또 따른 목적은, 상기 시뮬레이터부는 제어명령을 입력받고 시뮬레이션 결과를 EMS로 전송하도록 구비되는 변수조정부를 더 포함하고, 상기 변수조정부는 컨트롤러 및/또는 EMS에서 하달되는 명령을 선택적으로 시뮬레이션하도록 전송하는 입력 조정모듈을 포함하여 필요에 따라 다른 파라미터로 EMS를 테스트하는 EMS시뮬레이션 시스템을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is that the simulator unit further includes a variable adjusting unit configured to receive a control command and transmit a simulation result to the EMS, wherein the variable adjusting unit selectively simulates a command from a controller and/or EMS. It is to provide an EMS simulation system that tests EMS with other parameters as needed, including an input adjustment module to transmit.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기 전력모의부는 가상선박의 전력계통을 모델링하는 전력계통 모델링모듈, 제어명령에 따라 전력생산을 모의하는 전력생산 모의모듈, 상기 전력생산 모의모듈에서 생산된 전력을 전달받아 전력소비를 모의하는 전력소비 모의모듈 및 상기 전력생산 모의모듈에서 생산되는 전력을 상기 전력소비 모의모듈로 전달하여 시뮬레이션 환경에서 전력분배를 모의하는 전력분배 모의모듈을 포함하여 전력계통을 시뮬레이션하는 EMS시뮬레이션 시스템을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is that the power simulation unit is a power system modeling module that models the power system of a virtual ship, a power generation simulation module that simulates power production according to a control command, and transmits the power produced by the power generation simulation module EMS that simulates the power system, including a power consumption simulation module that receives and simulates power consumption and a power distribution simulation module that transmits the power produced by the power generation simulation module to the power consumption simulation module to simulate power distribution in a simulation environment To provide a simulation system.

본 발명의 또 다른 목적은, 선박모의부는 실제선박이 유체와 접하고 있는 선체 최외곽의 외판을 모델링하여 가상선박을 모의하는 선박모델링모듈, 상기 가상선박에 작용하는 가상환경요소를 구성하는 외력계산모듈 및 상기 가상선박에 상기 가상환경요소 및 가상추력장치에 의한 추력이 작용할 때 상기 가상선박의 운동을 해석하여 상기 가상선박의 변경된 위치정보를 계산하는 운동해석모듈을 포함하여 선박의 운동을 시뮬레이션하는 EMS시뮬레이션 시스템을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is a ship modeling module that simulates a virtual ship by modeling the outermost shell plate of the hull in which the real ship is in contact with the fluid, and an external force calculation module that constitutes a virtual environment element acting on the virtual ship. and a motion analysis module that calculates the changed position information of the virtual ship by analyzing the motion of the virtual ship when the thrust by the virtual environment element and the virtual thrust device is applied to the virtual ship. To provide a simulation system.

본 발명의 또 다른 목적은, 센서모의부는 가상선박의 위치를 모의하기 위해 위치센서를 프로그래밍하는 위치센서모의모듈과, 가상선박의 각속도를 모의하기 위해 회전센서를 프로그래밍하는 회전센서모의모듈과. 가상선박의 항로상에서의 기울기 정보를 모의하기 위해 기울기센서를 프로그래밍하는 기울기센서 모의모듈을 포함하여 해상 상황에 따른 선박의 상호작용을 시뮬레이션하는 EMS시뮬레이션 시스템을 제공하는 것이다.Another object of the present invention, the sensor simulation unit, a position sensor simulation module for programming a position sensor to simulate the position of the virtual ship, and a rotation sensor simulation module for programming the rotation sensor to simulate the angular velocity of the virtual ship. It is to provide an EMS simulation system that simulates the interaction of the vessel according to the sea situation, including the inclination sensor simulation module for programming the inclination sensor to simulate the inclination information on the route of the virtual vessel.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기 시뮬레이터부는 연산부로 시뮬레이션에 따른 파라미터를 전송하고 연산된 데이터를 전송받으며, 상기 연산부는 모델링된 상기 에너지 소비계통을 함수화하는 함수화모듈 및 함수화된 에너지 소비계통에 파라미터를 적용하여 데이터를 연산하는 연산모듈을 포함하여 전력계통을 구성하는 시뮬레이터별로 함수화하여 EMS를 테스트하는 EMS시뮬레이션 시스템을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is that the simulator unit transmits the parameters according to the simulation to the calculation unit and receives the calculated data, and the calculation unit functions the modeled energy consumption system. It is to provide an EMS simulation system that tests the EMS by functionalizing it for each simulator constituting the power system, including the arithmetic module that calculates data by applying it.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기 함수화모듈은 모델링된 상기 에너지 소비계통을 시뮬레이터별로 함수화하여 데이터 연산의 부하를 줄이는 EMS시뮬레이션 시스템을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an EMS simulation system that reduces the load of data operation by functionalizing the modeled energy consumption system for each simulator in the functionalization module.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기 연산모듈은 연산주기가 15ms 내지 50ms이고, 바람직하게는 20ms가 되도록 하여 PC 등의 일반 하드웨어에서도 시뮬레이션이 가능한 EMS시뮬레이션 시스템을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an EMS simulation system capable of simulation even in general hardware such as a PC by setting the operation period of the operation module to be 15 ms to 50 ms, preferably 20 ms.

본 발명의 또 다른 목적은, 연산부는 연산결과를 배열화하여 저장하는 사전저장모듈을 더 포함하고, 함수화된 에너지 소비계통에 파라미터를 적용하여 상기 연산모듈에서 데이터를 연산 시 연산속도가 연산주기보다 클 경우 상기 사전저장모듈을 통해 배열로 저장된 연산데이터를 출력하도록 하여 연산속도가 통신속도보다 느리지 않도록 하여 실시간으로 연산데이터를 확인할 수 있는 EMS시뮬레이션 시스템을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is that the operation unit further includes a pre-storage module for arranging and storing the operation results, and when calculating data in the operation module by applying a parameter to a functionalized energy consumption system, the operation speed is higher than the operation period To provide an EMS simulation system that can check the calculation data in real time by outputting the calculation data stored in the array through the pre-storing module when it is large so that the calculation speed is not slower than the communication speed.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기 EMS시뮬레이션 시스템은 시뮬레이터부를 구성하는 시뮬레이터를 저장하는 시뮬레이터 저장모듈과, 연산부에서 연산된 연산데이터를 저장하는 연산데이터 저장모듈을 가진 데이터베이스를 추가로 포함하여 다양한 전력계통에 따른 데이터를 제공하는 EMS시뮬레이션 시스템을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is that the EMS simulation system further includes a database having a simulator storage module for storing a simulator constituting the simulator unit, and a database having an operation data storage module for storing operation data calculated by the operation unit, and various power systems It is to provide an EMS simulation system that provides data according to

본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위해서 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의해서 구현된다.The present invention is implemented by an embodiment having the following configuration in order to achieve the above object.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은, 적어도 하나 이상의 EMS와 연결되어 가상의 에너지 소비계통을 모의하여 EMS를 테스트하도록 구비되며, 하달된 명령에 따라 적어도 하나 이상의 에너지 소비계통이 동적으로 결합하여 가상의 에너지 사용상황을 시뮬레이션하는 시뮬레이터부, 모델링된 에너지 소비계통을 함수화하여 데이터를 연산하는 연산부 및 상기 시뮬레이터부에서 수행되는 시뮬레이션의 파라미터를 제어하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the present invention is provided to test the EMS by simulating a virtual energy consuming system in connection with at least one or more EMS, and at least one or more energy consuming systems are dynamically coupled according to the issued command and a simulator unit for simulating a virtual energy use situation, a calculation unit for calculating data by functionalizing the modeled energy consumption system, and a controller for controlling parameters of simulation performed in the simulator unit.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 시뮬레이터부는 복수의 시뮬레이터로 구성되되, 선박의 전력계통을 모델링하고 전력사용을 모의하는 전력모의부, 선박의 상태와 거동을 모델링하고 가상선박의 운동을 해석하는 선박모의부 및 선박에 탑재되는 센서를 모의하는 센서모의부를 포함하여 가상선박의 에너지 소비를 시뮬레이션하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, in the present invention, the simulator unit is composed of a plurality of simulators, a power simulation unit that models the power system of a vessel and simulates power use, a state and behavior of a vessel, and a virtual vessel It is characterized in that it simulates the energy consumption of a virtual ship, including a ship simulator that analyzes motion and a sensor simulator that simulates a sensor mounted on a ship.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은 상기 시뮬레이터부는 제어명령을 입력받고 시뮬레이션 결과를 EMS로 전송하도록 구비되는 변수조정부를 더 포함하고, 상기 변수조정부는 컨트롤러 및/또는 EMS에서 하달되는 명령을 선택적으로 시뮬레이션하도록 전송하는 입력 조정모듈을 포함하여 필요에 따라 다른 파라미터로 EMS를 테스트하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the simulator unit further includes a variable adjusting unit configured to receive a control command and transmit a simulation result to the EMS, wherein the variable adjusting unit receives a command from the controller and/or the EMS It is characterized in that it tests the EMS with different parameters as needed, including an input adjustment module that transmits it to selectively simulate.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은 상기 전력모의부는 가상선박의 전력계통을 모델링하는 전력계통 모델링모듈, 제어명령에 따라 전력생산을 모의하는 전력생산 모의모듈, 상기 전력생산 모의모듈에서 생산된 전력을 전달받아 전력소비를 모의하는 전력소비 모의모듈 및 상기 전력생산 모의모듈에서 생산되는 전력을 상기 전력소비 모의모듈로 전달하여 시뮬레이션 환경에서 전력분배를 모의하는 전력분배 모의모듈을 포함하여 전력계통을 시뮬레이션하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the power simulation unit is a power system modeling module for modeling the power system of a virtual ship, a power production simulation module for simulating power production according to a control command, and in the power production simulation module Power including a power consumption simulation module for simulating power consumption by receiving the generated power and a power distribution simulation module for simulating power distribution in a simulation environment by transferring the power produced by the power production simulation module to the power consumption simulation module It is characterized by simulating the system.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은 선박모의부는 실제선박이 유체와 접하고 있는 선체 최외곽의 외판을 모델링하여 가상선박을 모의하는 선박모델링모듈, 상기 가상선박에 작용하는 가상환경요소를 구성하는 외력계산모듈 및 상기 가상선박에 상기 가상환경요소 및 가상추력장치에 의한 추력이 작용할 때 상기 가상선박의 운동을 해석하여 상기 가상선박의 변경된 위치정보를 계산하는 운동해석모듈을 포함하여 선박의 운동을 시뮬레이션하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the present invention provides a ship modeling module that simulates a virtual ship by modeling the outermost shell plate of the hull in which the real ship is in contact with the fluid, and a virtual environment element acting on the virtual ship. Including an external force calculation module constituting the virtual ship and a motion analysis module for calculating the changed position information of the virtual ship by analyzing the motion of the virtual ship when the virtual environment element and the thrust by the virtual thrust device act on the virtual ship It is characterized by simulating movement.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은 센서모의부는 가상선박의 위치를 모의하기 위해 위치센서를 프로그래밍하는 위치센서모의모듈과, 가상선박의 각속도를 모의하기 위해 회전센서를 프로그래밍하는 회전센서모의모듈과. 가상선박의 항로상에서의 기울기 정보를 모의하기 위해 기울기센서를 프로그래밍하는 기울기센서 모의모듈을 포함하여 해상 상황에 따른 선박의 상호작용을 시뮬레이션하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the present invention is a sensor simulation module for programming a position sensor simulation module for programming a position sensor to simulate the position of the virtual vessel, and a rotation sensor for programming the rotation sensor to simulate the angular velocity of the virtual vessel mock module. Including a tilt sensor simulation module for programming the tilt sensor to simulate tilt information on the route of the virtual ship, it is characterized in that it simulates the interaction of the ship according to the sea situation.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 시뮬레이터부는 연산부로 시뮬레이션에 따른 파라미터를 전송하고 연산된 데이터를 전송받으며, 상기 연산부는 모델링된 상기 가상선박의 에너지 소비계통을 함수화하는 함수화모듈 및 함수화된 에너지 소비계통에 파라미터를 적용하여 데이터를 연산하는 연산모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, in the present invention, the simulator unit transmits parameters according to the simulation to the operation unit and receives the calculated data, and the operation unit functions as a function module for the energy consumption system of the modeled virtual ship. and a calculation module for calculating data by applying parameters to the functionalized energy consumption system.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 함수화모듈은 모델링된 상기 에너지 소비계통을 시뮬레이터별로 함수화하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, in the present invention, the functionalization module is characterized in that the modeled energy consumption system is functionalized for each simulator.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 연산모듈은 연산주기가 15ms 내지 50ms이고, 바람직하게는 20ms인 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the operation module is characterized in that the operation period is 15ms to 50ms, preferably 20ms.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 연산부는 연산결과를 배열화하여 저장하는 사전저장모듈을 더 포함하고, 함수화된 에너지 소비계통에 파라미터를 적용하여 상기 연산모듈에서 데이터를 연산 시 연산속도가 연산주기보다 클 경우 상기 사전저장모듈을 통해 배열로 저장된 연산데이터를 출력하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the operation unit further includes a pre-storage module for arranging and storing the operation results, and the operation speed is calculated when the operation module calculates the data by applying the parameters to the functionalized energy consumption system. When the period is greater than the period, it is characterized in that the operation data stored in an array is outputted through the pre-storing module.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 EMS시뮬레이션 시스템은 EMS로부터 전송되는 신호를 전달받고, EMS로 전송되는 신호를 전달하는 통신부를 더 포함하되, 상기 통신부는 통신주기가 상기 연산주기와 일치하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the EMS simulation system further includes a communication unit for receiving a signal transmitted from the EMS and transmitting a signal transmitted to the EMS, wherein the communication unit has a communication period that matches the operation period characterized in that

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 EMS시뮬레이션 시스템은 시뮬레이터부를 구성하는 시뮬레이터를 저장하는 시뮬레이터 저장모듈과, 연산부에서 연산된 연산데이터를 저장하는 연산데이터 저장모듈을 가진 데이터베이스를 추가로 포함하여 다양한 전력계통에 따른 데이터를 제공하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the EMS simulation system further includes a database having a simulator storage module for storing the simulator constituting the simulator unit, and a database having an operation data storage module for storing operation data calculated by the operation unit, It is characterized in that it provides data according to the power system.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 연산데이터 저장모듈은 연산모듈에서의 연산속도가 지정된 연산주기를 초과하는 경우 연산데이터를 사전저장모듈을 통해 배열로 저장하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the operation data storage module is characterized in that when the operation speed in the operation module exceeds a specified operation period, the operation data is stored in an array through the dictionary storage module.

본 발명은 앞서 본 실시예와 하기에 설명할 구성과 결합, 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.The present invention can obtain the following effects by the configuration, combination, and use relationship described below with the present embodiment.

본 발명은, 적어도 하나 이상의 EMS와 연결되어 가상의 에너지 소비계통을 모의하여 EMS를 테스트하도록 구비되며, 하달된 명령에 따라 적어도 하나 이상의 에너지 소비계통이 동적으로 결합하여 가상의 에너지 사용상황을 시뮬레이션하는 시뮬레이터부, 모델링된 에너지 소비계통을 함수화하여 데이터를 연산하는 연산부 및 상기 시뮬레이터부에서 수행되는 시뮬레이션의 파라미터를 제어하는 컨트롤러를 포함하여 EMS를 테스트할 수 있는 EMS시뮬레이션 시스템을 제공할 수 있다.The present invention is provided to test the EMS by simulating a virtual energy consumption system in connection with at least one EMS, and at least one energy consumption system is dynamically combined according to a command issued to simulate a virtual energy use situation It is possible to provide an EMS simulation system capable of testing the EMS, including a simulator unit, a calculation unit that calculates data by functionalizing the modeled energy consumption system, and a controller that controls parameters of simulation performed in the simulator unit.

본 발명은, 상기 시뮬레이터부는 복수의 시뮬레이터로 구성되되, 선박의 전력계통을 모델링하고 전력사용을 모의하는 전력모의부, 선박의 상태와 거동을 모델링하고 가상선박의 운동을 해석하는 선박모의부 및 선박에 탑재되는 센서를 모의하는 센서모의부를 포함하여 가상선박의 에너지 소비를 시뮬레이션하는 EMS시뮬레이션 시스템을 제공한다.In the present invention, the simulator unit is composed of a plurality of simulators, a power simulation unit that models the power system of a ship and simulates electric power use, a ship simulation unit that models the state and behavior of a ship and analyzes the motion of a virtual ship, and a ship It provides an EMS simulation system that simulates the energy consumption of a virtual ship, including a sensor simulator that simulates the sensors mounted on the ship.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기 시뮬레이터부는 제어명령을 입력받고 시뮬레이션 결과를 EMS로 전송하도록 구비되는 변수조정부를 더 포함하고, 상기 변수조정부는 컨트롤러 및/또는 EMS에서 하달되는 명령을 선택적으로 시뮬레이션하도록 전송하는 입력 조정모듈을 포함하여 필요에 따라 다른 파라미터로 EMS를 테스트하는 EMS시뮬레이션 시스템을 제공하는 효과를 도출한다.Another object of the present invention is that the simulator unit further includes a variable adjusting unit configured to receive a control command and transmit a simulation result to the EMS, wherein the variable adjusting unit selectively simulates a command from a controller and/or EMS. It has the effect of providing an EMS simulation system that tests the EMS with other parameters as needed, including the input adjustment module to transmit.

본 발명은, 상기 전력모의부는 가상선박의 전력계통을 모델링하는 전력계통 모델링모듈, 제어명령에 따라 전력생산을 모의하는 전력생산 모의모듈, 상기 전력생산 모의모듈에서 생산된 전력을 전달받아 전력소비를 모의하는 전력소비 모의모듈 및 상기 전력생산 모의모듈에서 생산되는 전력을 상기 전력소비 모의모듈로 전달하여 시뮬레이션 환경에서 전력분배를 모의하는 전력분배 모의모듈을 포함하여 전력계통을 시뮬레이션하는 EMS시뮬레이션 시스템을 제공하는 효과를 가진다.In the present invention, the power simulation unit receives the power produced by the power system modeling module for modeling the power system of the virtual ship, the power production simulation module for simulating power production according to a control command, and the power production simulation module to reduce power consumption. Provides an EMS simulation system that simulates the power system, including a power consumption simulation module that simulates power consumption and a power distribution simulation module that transmits the power produced by the power generation simulation module to the power consumption simulation module to simulate power distribution in a simulation environment has the effect of

본 발명은, 선박모의부는 실제선박이 유체와 접하고 있는 선체 최외곽의 외판을 모델링하여 가상선박을 모의하는 선박모델링모듈, 상기 가상선박에 작용하는 가상환경요소를 구성하는 외력계산모듈 및 상기 가상선박에 상기 가상환경요소 및 가상추력장치에 의한 추력이 작용할 때 상기 가상선박의 운동을 해석하여 상기 가상선박의 변경된 위치정보를 계산하는 운동해석모듈을 포함하여 선박의 운동을 시뮬레이션할 수 있다.In the present invention, the ship simulation unit models the outermost shell plate of the hull in which the real ship is in contact with the fluid to simulate a virtual ship, an external force calculation module constituting a virtual environment element acting on the virtual ship, and the virtual ship Including a motion analysis module for calculating the changed position information of the virtual ship by analyzing the motion of the virtual ship when the thrust by the virtual environment element and the virtual thrust device acts on the virtual ship, it is possible to simulate the motion of the ship.

본 발명은, 센서모의부는 가상선박의 위치를 모의하기 위해 위치센서를 프로그래밍하는 위치센서모의모듈과, 가상선박의 각속도를 모의하기 위해 회전센서를 프로그래밍하는 회전센서모의모듈과. 가상선박의 항로상에서의 기울기 정보를 모의하기 위해 기울기센서를 프로그래밍하는 기울기센서 모의모듈을 포함하여 해상 상황에 따른 선박의 상호작용을 시뮬레이션하는 EMS시뮬레이션 시스템을 제공할 수 있다.The present invention, the sensor simulation unit and a position sensor simulation module for programming a position sensor to simulate the position of the virtual ship, and a rotation sensor simulation module for programming the rotation sensor to simulate the angular velocity of the virtual ship. It is possible to provide an EMS simulation system that simulates the interaction of the vessel according to the sea situation, including the inclination sensor simulation module for programming the inclination sensor to simulate the inclination information on the route of the virtual vessel.

본 발명은, 상기 시뮬레이터부는 연산부로 시뮬레이션에 따른 파라미터를 전송하고 연산된 데이터를 전송받으며, 상기 연산부는 모델링된 상기 에너지 소비계통을 함수화하는 함수화모듈 및 함수화된 에너지 소비계통에 파라미터를 적용하여 데이터를 연산하는 연산모듈을 포함하여 전력계통을 구성하는 시뮬레이터별로 함수화하여 EMS를 테스트하는 효과를 수반한다.In the present invention, the simulator unit transmits the parameters according to the simulation to the calculation unit and receives the calculated data, and the calculation unit applies the parameters to the functionalization module for functionalizing the modeled energy consumption system and the functionalized energy consumption system. It entails the effect of testing the EMS by functionalizing it for each simulator constituting the power system, including the calculation module for calculation.

본 발명은, 상기 함수화모듈은 모델링된 상기 에너지 소비계통을 시뮬레이터별로 함수화하여 데이터 연산의 부하를 줄이도록 한다.In the present invention, the functionalization module reduces the load of data calculation by functionalizing the modeled energy consumption system for each simulator.

본 발명은, 상기 연산모듈은 연산주기가 15ms 내지 50ms이고, 바람직하게는 20ms가 되도록 하여 PC 등의 일반 하드웨어에서도 시뮬레이션이 가능한 EMS시뮬레이션 시스템을 제공하는 효과가 있다.The present invention has the effect of providing an EMS simulation system that can be simulated even in general hardware such as a PC by setting the operation period of the operation module to be 15 ms to 50 ms, preferably 20 ms.

본 발명은, 연산부는 연산결과를 배열화하여 저장하는 사전저장모듈을 더 포함하고, 함수화된 에너지 소비계통에 파라미터를 적용하여 상기 연산모듈에서 데이터를 연산 시 연산속도가 연산주기보다 클 경우 상기 사전저장모듈을 통해 배열로 저장된 연산데이터를 출력하도록 하여 연산속도가 통신속도보다 느리지 않도록 하여 실시간으로 연산데이터를 확인할 수 있는 EMS시뮬레이션 시스템을 제공한다.In the present invention, the calculation unit further includes a dictionary storage module for arranging and storing the calculation results, and when calculating data in the calculation module by applying a parameter to a functionalized energy consumption system, when the calculation speed is greater than the calculation period, the dictionary It provides an EMS simulation system that can check the operation data in real time by outputting the operation data stored in the array through the storage module so that the operation speed is not slower than the communication speed.

본 발명은, 상기 EMS시뮬레이션 시스템은 시뮬레이터부를 구성하는 시뮬레이터를 저장하는 시뮬레이터 저장모듈과, 연산부에서 연산된 연산데이터를 저장하는 연산데이터 저장모듈을 가진 데이터베이스를 추가로 포함하여 다양한 전력계통에 따른 데이터를 제공하는 EMS시뮬레이션 시스템을 제공하는 효과가 있다.In the present invention, the EMS simulation system further includes a database having a simulator storage module for storing the simulator constituting the simulator unit, and a calculation data storage module for storing the operation data calculated in the operation unit, to store data according to various power systems. It has the effect of providing the EMS simulation system provided.

도 1은 종래의 PMS 시뮬레이터의 개략도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 EMS시뮬레이션 시스템의 블록도
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 EMS(1), 통신부(100), 시뮬레이터부(200) 및 컨트롤러(300)가 데이터를 송수신하는 것을 도시한 도면
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력조작부(310)가 컨트롤러(300)의 화면상에 표시된 것을 도시한 도면
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 선박조작부(330)와 센서조작부(350)가 컨트롤러(300)의 화면상에 표시된 것을 도시한 도면
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 시뮬레이터부(200), 연산부(400) 및 데이터베이스(500)가 상호작용하는 것을 도시한 도면
도 7은 함수화모듈에서 가상선박을 시뮬레이터별로 함수화하여 변환하는 것을 도시한 도면
도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 EMS시뮬레이션 시스템의 작용을 도시한 순서도1 is a schematic diagram of a conventional PMS simulator;
2 is a block diagram of an EMS simulation system according to an embodiment of the present invention;
3 is a diagram illustrating data transmission/reception by the EMS (1), the communication unit 100, the simulator unit 200, and the controller 300 according to a preferred embodiment of the present invention;
4 is a diagram illustrating the power operation unit 310 displayed on the screen of the controller 300 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a view illustrating that the ship manipulation unit 330 and the sensor manipulation unit 350 are displayed on the screen of the controller 300 according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating the interaction between the simulator unit 200, the calculation unit 400, and the database 500 according to an embodiment of the present invention.
7 is a view showing the conversion of a virtual ship into a function for each simulator in the functionalization module;
8 is a flowchart showing the operation of the EMS simulation system according to a preferred embodiment of the present invention.

이하에서는 본 발명에 따른 EMS시뮬레이션 시스템의 바람직한 실시 예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 공지의 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하도록 한다. 특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 기술자가 이해하는 당해 용어의 일반적 의미와 동일하고 만약 본 명세서에서 사용된 용어의 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에서 사용된 정의에 따른다.Hereinafter, preferred embodiments of the EMS simulation system according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a well-known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. Unless otherwise specified, all terms in this specification have the same general meaning as understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, and in case of conflict with the meaning of the terms used in this specification, the According to the definition used in the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니고, 다른 구성요소 또한 더 포함할 수 있는 것을 의미하며, 명세서에 기재된 "~부","~모듈" 등의 용어는 적어도 하나 이상의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하고, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명한다.Throughout the specification, when a part "includes" a certain component, it does not exclude other components unless specifically stated to the contrary, and it means that other components may also be further included, Terms such as "~ unit" and "~ module" described herein mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software or a combination of hardware and software. Hereinafter, the present invention will be described in detail by describing preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 EMS시뮬레이션 시스템(10)의 블록도이다. 도 2를 참조하면, 상기 EMS시뮬레이션 시스템(10)은 적어도 하나 이상의 EMS(1)와 연결되어 EMS를 가상으로 운용하여 정상여부를 판단한다. EMS(1)는 EMS시뮬레이션 시스템(10)이 테스트하려고 하는 실제 타겟(Target) 시스템이며, EMS시뮬레이션 시스템(10)은 가상의 에너지 소비모델들이 동적으로 결합된 에너지 소비환경을 구성하여 EMS(1)를 테스트할 수 있다. 즉, EMS시뮬레이션 시스템(10)은 EMS(1) 이외 모든 장비를 소프트웨어로 구성하여 EMS(1)의 성능, 고장 모드 등을 테스트하기 위해 실제 에너지 소비 네트워크 환경을 모방한 가상의 시뮬레이션 시스템이다.2 is a block diagram of an EMS simulation system 10 according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2 , the EMS simulation system 10 is connected to at least one EMS 1 to virtually operate the EMS to determine whether it is normal. The EMS (1) is an actual target system that the EMS simulation system (10) is going to test, and the EMS simulation system (10) configures an energy consumption environment in which virtual energy consumption models are dynamically combined to form an EMS (1) can be tested. That is, the EMS simulation system 10 is a virtual simulation system that mimics the actual energy consumption network environment in order to test the performance, failure mode, etc. of the EMS 1 by configuring all equipment other than the EMS 1 with software.

상기 EMS(1)는 선박의 에너지 효율을 관리 감독하고, 선박의 에너지 사용과 관계되는 다양한 장비를 감시하고 에너지 효율을 개선할 수 있는 방안을 피드백하는 제어장치이며, EMS시뮬레이션 시스템(10)에서 제공하는 임의의 시나리오에 따른 테스트를 통과한 이후 실제 선박에 최종적으로 장착될 수 있다. 후술하겠으나, 상기 EMS(1)는 전력계통 장치들과 연결되어 선박의 전력생산, 분배 및 소비를 감시하거나 선박의 동적위치의 유지를 감시할 수도 있고, 선박의 상태와 추력과 관련된 추진계통을 관리하고 모니터링할 수 있다.The EMS (1) is a control device that manages and supervises the energy efficiency of the ship, monitors various equipment related to the energy use of the ship, and feeds back a method for improving energy efficiency, provided by the EMS simulation system (10) After passing the test according to any scenario, it can be finally installed on a real ship. As will be described later, the EMS (1) may be connected to power system devices to monitor the power production, distribution and consumption of the ship, or to monitor the maintenance of the ship's dynamic position, and manages the propulsion system related to the ship's condition and thrust. and can be monitored.

상기 EMS시뮬레이션 시스템(10)은 EMS(1)로부터 전송되는 신호를 전달받고, EMS로 전송되는 신호를 전달하는 통신부(100), 하달된 명령에 따라 적어도 하나 이상의 에너지 소비계통이 동적으로 결합하여 가상의 에너지 사용상황을 시뮬레이션하는 시뮬레이터부(200), 시뮬레이터부에서 수행되는 시뮬레이션의 파라미터를 제어하는 컨트롤러(300), 모델링된 에너지 소비계통을 함수화하여 데이터를 연산하는 연산부(400)를 포함하고, 시뮬레이터부 및 연산부에서 출력되는 데이터를 저장하는 데이터베이스(500)를 추가로 포함할 수 있다.The EMS simulation system 10 receives a signal transmitted from the EMS 1, and the communication unit 100 for transmitting the signal transmitted to the EMS, and at least one energy consumption system according to the received command are dynamically combined to create a virtual A simulator unit 200 for simulating the energy use situation of It may further include a database 500 for storing data output from the unit and operation unit.

상기 통신부(100)는 EMS(1)로부터 전송되는 신호를 전달받고, EMS로 전송되는 신호를 전달한다. 본 발명에 있어서, 상기 통신부(100)는 일정한 주기를 가지고 EMS와 신호를 송수신하게 되는데, 일정한 통신주기로 EMS와 신호를 송수신한다. 바람직하게는 후술하는 연산모듈(430)의 연산주기와 일치하도록 구비될 수 있다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에 있어서, 상기 통신부(100)와 EMS는 MODBUS-TCP를 이용하여 데이터를 송수신하고 20ms의 통신주기로 통신할 수 있다. Realtime OS를 사용하는 경우 통신주기와 연산주기가 수 마이크로세컨드(㎲)인 것에 반해, 본 발명에 따른 통신부(100)는 15~50ms의 통신주기를 사용하여 EMS 검증의 연속성은 유지하면서도 시스템의 부하를 줄이도록 할 수 있다.The communication unit 100 receives a signal transmitted from the EMS 1 and transmits a signal transmitted to the EMS. In the present invention, the communication unit 100 transmits/receives a signal to and from the EMS with a constant cycle, and transmits/receives a signal with the EMS at a constant communication cycle. Preferably, it may be provided to coincide with the operation period of the operation module 430 to be described later. In a preferred embodiment of the present invention, the communication unit 100 and the EMS can transmit and receive data using MODBUS-TCP and communicate with a communication period of 20 ms. In contrast to the case of using Realtime OS, the communication period and operation period are several microseconds (㎲), the communication unit 100 according to the present invention uses a communication period of 15 to 50 ms to maintain the continuity of EMS verification while maintaining the load of the system. can be made to reduce

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 EMS(1), 통신부(100), 시뮬레이터부(200) 및 컨트롤러(300)가 데이터를 송수신하는 것을 도시한 도면이다. 도 3을 참고하면, 상기 시뮬레이터부(200)는 하달된 명령에 따라 적어도 하나 이상의 에너지 소비모델이 동적으로 결합하여 가상의 에너지 소비계통을 구성하여 가상선박을 시뮬레이션하고, 후술하는 연산부(400)로 시뮬레이션에 따른 파라미터를 전송하고 연산된 데이터를 전송받도록 구성된다. 상기 시뮬레이터부(200)는 복수의 시뮬레이터로 구성되며, EMS의 제어명령에 따라 선박의 전력계통을 모델링하고 전력사용을 모의하는 전력모의부(210), 선박의 상태와 거동을 모델링하고 가상선박의 운동을 해석하는 선박모의부(230), 선박에 탑재되는 센서를 모의하는 센서모의부(250) 및 제어 파라미터를 조정할 수 있는 변수조정부(270)를 포함한다.3 is a diagram illustrating data transmission/reception by the EMS 1 , the communication unit 100 , the simulator unit 200 , and the controller 300 according to a preferred embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3 , the simulator unit 200 dynamically combines at least one energy consumption model according to a command issued to configure a virtual energy consumption system to simulate a virtual ship, and to an operation unit 400 to be described later. It is configured to transmit parameters according to the simulation and to receive calculated data. The simulator unit 200 is composed of a plurality of simulators, the power simulation unit 210 that models the power system of the vessel according to the control command of the EMS and simulates power use, the state and behavior of the vessel, and the simulation of the virtual vessel. It includes a ship simulation unit 230 that analyzes motion, a sensor simulation unit 250 that simulates a sensor mounted on a ship, and a variable adjustment unit 270 that can adjust control parameters.

상기 전력모의부(210)는 가상선박의 전력계통을 구성하여 전력상황을 시뮬레이션하도록 구비될 수 있다. EMS(1)는 선박의 전력 및 부하를 관리하고 모니터링(Power Management)하는데, 이를 위해 전력계통을 구성하고 전력의 생산부터 분배 및 소비에 이르는 시뮬레이션을 수행하여 선박의 전력관리를 테스트할 수 있다. 상기 전력모의부(210)는 가상선박의 전력계통을 모델링하는 전력계통 모델링모듈(211), 전력생산을 모의하는 전력생산 모의모듈(213), 시뮬레이션 환경에서 전력분배를 모의하는 전력분배 모의모듈(215), 상기 전력생산 모의모듈(213)에서 생산된 전력을 전달받아 전력소비를 모의하는 전력소비 모의모듈(217)을 포함한다.The power simulation unit 210 may be provided to simulate the power situation by configuring the power system of the virtual ship. The EMS (1) manages and monitors the power and load of the ship. For this purpose, the power system can be configured and the power management of the ship can be tested by performing simulations from power generation to distribution and consumption. The power simulation unit 210 includes a power system modeling module 211 for modeling the power system of a virtual ship, a power generation simulation module 213 for simulating power production, and a power distribution simulation module for simulating power distribution in a simulation environment ( 215), and a power consumption simulation module 217 for simulating power consumption by receiving the power generated by the power generation simulation module 213.

상기 전력계통 모델링모듈(211)은 가상선박의 전력계통을 모델링하도록 구비된다. 후술하는 컨트롤러(300)에서 시스템 단선도 등을 구성함으로써 가상선박의 전력계통을 모의하도록 할 수 있다.The power system modeling module 211 is provided to model the power system of the virtual ship. The power system of the virtual ship can be simulated by configuring a system single-line diagram in the controller 300 to be described later.

전력생산 모의모듈(213)은 전력생산 장치를 모델링한 시뮬레이터로 구성되는 발전모듈, 조속모듈, 변압모듈을 포함할 수 있으며, EMS(1)로부터 전송되는 제어명령에 따라 전력을 생산하는 시뮬레이션을 수행할 수 있다. 발전모듈은 전력을 생산하는 시뮬레이션을 수행하고, 조속모듈은 발전모듈의 회전속도를 제어하는 시뮬레이션을 수행한다. 즉, 조속모듈은 발전모듈의 RPM을 조절하기 위해 발전모듈에 연료를 공급하는 장치를 모델링한 시뮬레이터이다. 또한, 변압모듈은 상황에 따라 발전모듈의 전압을 제어하도록 구비된다.The power generation simulation module 213 may include a power generation module, a speed control module, and a transformer module composed of a simulator modeling a power generation device, and performs a simulation of generating power according to a control command transmitted from the EMS (1). can do. The power generation module performs a simulation of generating power, and the speed control module performs a simulation of controlling the rotational speed of the power generation module. That is, the speed control module is a simulator modeling a device for supplying fuel to the power generation module in order to adjust the RPM of the power generation module. In addition, the transformer module is provided to control the voltage of the power generation module according to the situation.

상기 전력분배 모의모듈(215)은 전력을 분배하는 장치를 모델링한 시뮬레이터로 구성되는 스위치보드, 부스타이를 포함할 수 있으며, 상기 전력생산 모의모듈(213)에서 생산되는 전력을 분배하는 시뮬레이션을 수행할 수 있다. 상기 스위치보드는 상기 발전모듈에서 생산한 전력을 전력이 필요한 다른 장비로 분배하며, 부스타이는 스위치보드와 스위치보드를 연결할 수 있다. 부스타이에 의해 연결되는 두 스위치보드는 발전모듈에서 생산된 전력을 공유해 전력을 분배할 수 있다.The power distribution simulation module 215 may include a switchboard and a bus tie composed of a simulator modeling a device for distributing power, and performs a simulation of distributing power produced by the power generation simulation module 213 . can The switch board distributes the power produced by the power generation module to other equipment requiring power, and the bus tie can connect the switch board and the switch board. Two switchboards connected by a bus tie can distribute power by sharing the power generated by the power generation module.

상기 전력소비 모의모듈(217)은 전력소비 장치를 모델링한 시뮬레이터로 스러스터(thruster)를 시뮬레이션하는 추진모듈, 추진모듈 이외의 전력을 소비하는 장비를 시뮬레이션하는 소비모듈을 포함할 수 있으며, 전력생산 모의모듈(213)에서 생산한 전력을 소비하여 전력소비 모의모듈(217)이 소비하는 전력에 따라 유효전력과 무효전력이 도출된다. 여기서, 유효전력은 전력생산 모의모듈(213)에서 생산된 전력 중 전력소비 모의모듈(217)에서 소비된 전력이며, 무효전력은 전력소비 모의모듈(217)에서 소비되지 아니하고 사라진 전력을 의미한다.The power consumption simulation module 217 may include a propulsion module that simulates a thruster with a simulator modeling a power consuming device, and a consumption module that simulates equipment that consumes power other than the propulsion module, and generates power. Power consumption by consuming power generated by the simulation module 213 Active power and reactive power are derived according to the power consumed by the power consumption simulation module 217 . Here, the active power is the power consumed by the power consumption simulation module 217 among the power produced by the power generation simulation module 213 , and the reactive power means the power that is not consumed by the power consumption simulation module 217 and disappears.

상기 선박모의부(230)는 선박의 상태와 거동을 모델링하고 가상선박의 운동을 해석하도록 구비될 수 있다. 실제 선박을 모의하여 가상선박을 시뮬레이션하고, 선박에 적용되는 외부환경을 적용하여 가상선박의 운동을 해석한다. 상기 선박모의부(230)는 선박모델링모듈(231), 외력계산모듈(233) 및 운동해석모듈(235)을 포함한다. The ship simulation unit 230 may be provided to model the state and behavior of the ship and to analyze the motion of the virtual ship. The virtual ship is simulated by simulating the real ship, and the motion of the virtual ship is analyzed by applying the external environment applied to the ship. The ship simulation unit 230 includes a ship modeling module 231 , an external force calculation module 233 , and a motion analysis module 235 .

상기 선박모델링모듈(231)은 실제선박이 유체와 접하고 있는 선체 최외곽의 외판을 모델링하여 가상선박을 모의하도록 구비될 수 있다. 선박모델링모듈(231)에 의해 상기 실제선박과 동일한 크기, 모양, 내부구성 등의 특성을 갖는 가상선박을 구현한다. 이 때 Autocad, ShipX 등의 소프트웨어가 사용될 수 있다.The ship modeling module 231 may be provided to simulate a virtual ship by modeling the outermost shell plate of the hull in which the real ship is in contact with the fluid. A virtual ship having the same size, shape, and internal configuration as the real ship is implemented by the ship modeling module 231 . In this case, software such as Autocad or ShipX may be used.

상기 외력계산모듈(233)은 상기 가상선박에 작용하는 바람, 파도, 조류 등의 가상환경요소를 생성하는 구성으로, 후술하는 컨트롤러(300)에 의해 상기 가상환경요소가 입력되거나 데이터베이스(500)에 의해 입력된다.The external force calculation module 233 is configured to generate virtual environment elements such as wind, waves, and currents acting on the virtual ship. is entered by

상기 운동해석모듈(235)은 가상선박에 적용되는 추력과 상기 외력계산모듈(233)에서 생성된 상기 가상환경요소가 작용할 때 상기 가상선박의 운동을 해석하여 가상선박의 변경된 위치정보(위치좌표, 선수방향 등)를 시뮬레이션하도록 구비된다.The motion analysis module 235 analyzes the motion of the virtual ship when the thrust applied to the virtual ship and the virtual environment element generated by the external force calculation module 233 act, and the changed position information (position coordinates, direction, etc.) is provided to simulate.

상기 센서모의부(250)는 선박에 탑재되는 센서를 모의하고, 운동해석모듈(235)에 의해 시뮬레이션된 가성선박의 위치정보를 센서값으로 시뮬레이션한다. 상기 센서모의부(250)는 선박의 운동에 대한 여러 정보를 시뮬레이션하는 바, 위치센서 모의모듈(251), 회전센서 모의모듈(253), 기울기센서 모의모듈(255)을 포함할 수 있다.The sensor simulation unit 250 simulates the sensor mounted on the ship, and simulates the position information of the pseudoship simulated by the motion analysis module 235 as a sensor value. The sensor simulation unit 250 simulates various information about the motion of the vessel, and may include a position sensor simulation module 251 , a rotation sensor simulation module 253 , and a tilt sensor simulation module 255 .

상기 위치센서 모의모듈(251)은 선박의 위치를 측정하는 GPS 등의 위치센서를 프로그래밍하고, 선박의 좌표값을 시뮬레이션하도록 구비된다.The position sensor simulation module 251 is provided to program a position sensor such as GPS for measuring the position of the vessel and to simulate the coordinates of the vessel.

상기 회전센서 모의모듈(253)은 선박의 회전, 즉 각속도를 측정하는 GYRO 등의 센서를 프로그래밍하여 각속도값을 시뮬레이션하도록 구비된다.The rotation sensor simulation module 253 is provided to simulate the angular velocity value by programming a sensor such as GYRO that measures the rotation of the ship, that is, the angular velocity.

상기 기울기센서 모의모듈(255)은 선박의 바람, 파도에 따른 흔들림이나 기울기(Sway, yawing)를 시뮬레이션하여 선박의 기울기를 시뮬레이션하도록 구비된다.The inclination sensor simulation module 255 is provided to simulate the inclination of the ship by simulating shaking or inclination (Sway, yawing) according to the wind and waves of the ship.

상기 시뮬레이터부(200)는 센서모의부(250)에서 시뮬레이션되는 가상선박의 위치정보 및 환경정보를 기초로 선박의 위치고정 및 선수방향고정을 위해 필요한 추력 및 추력방향을 계산하여 제어신호를 출력하는 과정을 반복함으로써 상기 EMS(1)가 정상적으로 작동하는지 여부를 테스트할 수 있다.The simulator unit 200 calculates the thrust and thrust direction necessary for fixing the position and the bow direction of the vessel based on the position information and environment information of the virtual vessel simulated by the sensor simulation unit 250 and outputs a control signal. By repeating the process, it is possible to test whether the EMS 1 operates normally.

상기 변수조정부(270)는 제어명령을 입력받고 시뮬레이션 결과를 EMS로 전송하도록 구비된다. EMS(1)에서 통신부(100)를 통해 전달되는 제어명령과 후술하는 컨트롤러(300)에서 전달되는 제어명령이 상기 변수조정부(270)에 공존할 수 있는데, 변수조정부(270)는 두 제어명령 중 하나를 선택하여 전력생산부(210)에 전달하도록 구비될 수 있으며, 바람직하게는 사용자의 시뮬레이션 환경에 적합하도록 컨트롤러(300)로부터 전달되는 제어명령에 따라 변수를 조정하여 전력생산부(210)로 전달한다. 상기 변수조정부(270)는 입력 조정모듈(271)과 출력 조정모듈(273)을 포함하며, 입력신호는 전력모의부(210)에서의 start/stop, fuel lack position 조절을 통한 발전모듈의 RPM command, Circuit breaker close/open, Converter Precharging/Run/Fault, Thruster RPM command 등이 있을 수 있으며, 선박모의부(230)에서 시뮬레이션되는 선박의 외형에 대한 정보, 센서모의부(250)에 전송되는 GPS정보, GYRO정보, MRU정보 등과 같은 EMS(1)에서 시뮬레이터부(200)로 전송되는 신호로 정의한다. 또한, 출력신호는 시뮬레이터부(200)에서 EMS(1)로 전송되는 상태신호 또는 시뮬레이션 결과신호(Status)로 정의한다. 또한, 입력신호 또는 출력신호를 변조하여 선박에서 발생하는 다양한 상황에 대한 이벤트를 EMS(1)에 제공하여 EMS(1)의 성능을 테스트할 수 있다. The variable adjustment unit 270 is provided to receive a control command and transmit a simulation result to the EMS. A control command transmitted from the EMS 1 through the communication unit 100 and a control command transmitted from the controller 300 to be described later may coexist in the variable adjusting unit 270, and the variable adjusting unit 270 is one of the two control commands. It may be provided to select one and transmit it to the power generation unit 210, preferably by adjusting a variable according to a control command transmitted from the controller 300 to suit the user's simulation environment and transmitting it to the power generation unit 210 . The variable adjustment unit 270 includes an input adjustment module 271 and an output adjustment module 273 , and the input signal is an RPM command of the power generation module through start/stop and fuel lack position adjustment in the power simulation unit 210 . , Circuit breaker close/open, Converter Precharging/Run/Fault, Thruster RPM command, etc. may be provided, information about the appearance of the ship simulated by the ship simulator 230 , and GPS information transmitted to the sensor simulator 250 . , GYRO information, MRU information, etc. is defined as a signal transmitted from the EMS (1) to the simulator unit (200). In addition, the output signal is defined as a status signal or a simulation result signal (Status) transmitted from the simulator unit 200 to the EMS (1). In addition, it is possible to test the performance of the EMS (1) by providing the EMS (1) with events for various situations occurring in the ship by modulating an input signal or an output signal.

상기 입력 조정모듈(271)은 EMS(1)로부터 전달받은 전력제어 명령을 시뮬레이터부(200)에 전달하여 전력제어 명령에 따라 시뮬레이션이 수행 되도록 할 수 있다. 상기 입력 조정모듈(271)은 EMS(1)로부터 전달받은 전력 제어명령을 변조하고 변조된 제어명령을 전력모의부(210), 선박모의부(230) 및 센서모의부(250)에 제공하여 선박의 비정상적인 이벤트 상황을 연출하여 EMS(1) 제어능력을 테스트할 수 있다. 이렇게 변조된 제어명령에 따라 시뮬레이터부(200)에서 시뮬레이션이 수행되므로 변조된 제어명령은 시뮬레이션 과정, 즉 에너지 소비 시뮬레이션에 영향을 미치고, 그 결과값이 EMS(1)로 피드백된다. 상기 입력 조정모듈(271)이 제어명령을 변조하는 것은 컨트롤러(300)로부터의 제어명령을 수신하여 EMS 신호의 파라미터를 조정하는 것으로, 제어신호(Command)의 On/Off나 수치를 조정함으로써 달성된다. The input adjustment module 271 may transmit the power control command received from the EMS 1 to the simulator 200 so that the simulation is performed according to the power control command. The input adjustment module 271 modulates the power control command received from the EMS (1) and provides the modulated control command to the power simulation unit 210, the ship simulation unit 230 and the sensor simulation unit 250 to provide a ship It is possible to test the control ability of the EMS(1) by creating an abnormal event situation of Since the simulation is performed in the simulator unit 200 according to the modulated control command, the modulated control command affects the simulation process, that is, the energy consumption simulation, and the result value is fed back to the EMS (1). The input adjustment module 271 modulates the control command by receiving the control command from the controller 300 and adjusting the parameters of the EMS signal, which is achieved by adjusting the On/Off or numerical value of the control signal (Command). .

상기 출력 조정모듈(273)은 시뮬레이션 결과신호를 EMS(1)로 전송할 수 있으며, 전송되는 결과신호는 에너지 소비계통인 각 장비의 start/stop 상태, 장비의 수치, 유효전력 및 무효전력 상태 등을 포함할 수 있다. 출력 조정모듈(273)로 인해 시뮬레이션 결과신호를 변조하여 EMS(1)로 전송할 수 있다. 입력 조정모듈(271)이 Command의 파라미터를 조정하여 시뮬레이터부(200)에 제공하는 경우 변조된 제어명령에 따라 전력을 생산하고 소비하는 시뮬레이션을 수행하는 것과 달리, 출력 조정모듈(273)은 EMS(1)의 제어신호에 따라 정상적으로 시뮬레이션 된 결과신호를 앞서 검토한 여러 변조유형으로 변조하여 EMS(1)로 전송하게 된다. 따라서, 상기 출력 조정모듈(273)은 도출된 연산데이터를 유지신호, 오프셋신호, 증감신호, 노이즈신호 및 비주기신호 중 적어도 하나로 변환하여 EMS로 전송한다.The output adjustment module 273 may transmit a simulation result signal to the EMS 1, and the transmitted result signal is the start/stop state of each equipment that is an energy consumption system, the numerical value of the equipment, active power and reactive power state, etc. may include The simulation result signal may be modulated by the output adjustment module 273 and transmitted to the EMS 1 . When the input adjustment module 271 adjusts the parameters of the command and provides it to the simulator unit 200, unlike performing a simulation of generating and consuming power according to the modulated control command, the output adjustment module 273 provides the EMS ( According to the control signal of 1), the normally simulated result signal is modulated by the various modulation types discussed above and transmitted to the EMS (1). Accordingly, the output adjustment module 273 converts the derived operation data into at least one of a maintenance signal, an offset signal, an increase/decrease signal, a noise signal, and an aperiodic signal, and transmits the converted operation data to the EMS.

계속해서 도 3을 참고하면, 상기 컨트롤러(300)는 에너지 소비계통을 구성하는 각종 시뮬레이터들의 동작을 제어하고 시뮬레이터들의 상태를 변경하고 그에 따른 상황을 모니터링할 수 있다. 상기 컨트롤러(300)는 전력계통을 구성하는 복수의 시뮬레이터 중 임의의 시뮬레이터의 온/오프 상태와 파라미터를 제어함으로써 가상선박을 구성하는 장치들이 선박 운항 중 고장상황에 대응되는 가상의 환경을 프로그램 수정 없이 임의의 시점에 제공할 수 있다. 상기 컨트롤러(300)는 전력조작부(310), 선박조작부(330), 센서조작부(350)를 포함한다. 상기 컨트롤러(300)는 조작이 가능한 가상판넬로 구비되어 컨트롤러(300)의 화면에 표시되며, 사용자는 가상판넬을 조작함으로써 파라미터를 제어할 수 있다.Continuing to refer to FIG. 3 , the controller 300 may control operations of various simulators constituting the energy consumption system, change states of the simulators, and monitor the corresponding situations. The controller 300 controls the on/off state and parameters of any simulator among a plurality of simulators constituting the power system, so that the devices constituting the virtual ship create a virtual environment corresponding to a failure situation during the operation of the ship without program modification. It can be provided at any time. The controller 300 includes a power operation unit 310 , a ship operation unit 330 , and a sensor operation unit 350 . The controller 300 is provided as an operable virtual panel and displayed on the screen of the controller 300 , and the user can control parameters by manipulating the virtual panel.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력조작부(310)가 컨트롤러(300)의 화면상에 표시된 것을 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 선박조작부(330)와 센서조작부(350)가 컨트롤러(300)의 화면상에 표시된 것을 도시한 도면이다. 도 4를 참고하면, 상기 전력조작부(310)는 상기 시뮬레이터부(200)에서 시뮬레이션 시 전력의 분배에 대한 파라미터를 제어하도록 구비되어 사용자의 조작에 따라 파라미터가 입력된다. 전력의 생산, 분배 및 소비와 관련된 파라미터를 제어할 수 있고, 그 예로는 발전기의 온오프상태나 부스타이와 스위치, 추력기의 작동상태 등이 있다.4 is a diagram illustrating the power operation unit 310 displayed on the screen of the controller 300 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a vessel operation unit 330 and a sensor according to an embodiment of the present invention. It is a diagram illustrating that the manipulation unit 350 is displayed on the screen of the controller 300 . Referring to FIG. 4 , the power manipulation unit 310 is provided to control parameters for power distribution during simulation in the simulator unit 200, and parameters are input according to a user's manipulation. It is possible to control parameters related to the generation, distribution and consumption of electric power, examples of which include an on-off state of a generator, an operating state of a bus tie, a switch, and a thruster.

도 5를 참고하면, 선박조작부(330)는 선박모의부(23)에 입력되는 가상선박의 상태와 거동을 모델링하고 가상선박의 운동을 해석하는데 필요한 파라미터를 제어할 수 있도록 구비된다. 가상선박을 추가하거나 제거할 수 있고, 선박의 형태 등을 편집하도록 할 수 있다.Referring to FIG. 5 , the vessel manipulation unit 330 is provided to model the state and behavior of the virtual vessel input to the vessel simulation unit 23 and to control parameters necessary for analyzing the motion of the virtual vessel. Virtual ships can be added or removed, and the shape of ships can be edited.

상기 센서조작부(350)는 상기 센서모의부(250)에 입력되는 파라미터를 제어할 수 있도록 구비된다. 선박의 GPS, GYRO, MRU센서의 결과값에 해당하는 파라미터를 제어하여 가상선박의 상태를 모의하도록 할 수 있다.The sensor manipulation unit 350 is provided to control parameters input to the sensor simulation unit 250 . It is possible to simulate the state of a virtual ship by controlling the parameters corresponding to the result values of the ship's GPS, GYRO, and MRU sensors.

상기 컨트롤러(300)는 인터페이스부(370)를 추가로 포함할 수 있다. 도 4 및 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 인터페이스부(370)에는 상기 시뮬레이터부(200)에서 시뮬레이션된 가상선박과, 가상선박의 각종 파라미터(프로퍼티) 값이 표현되고, 나아가 후술하는 연산부(400)에서 연산된 연산데이터 및 데이터베이스(500)로부터의 연산데이터 및 각종 데이터가 표시되어 사용자가 실시간으로 EMS의 검증결과를 알 수 있도록 한다.The controller 300 may further include an interface unit 370 . As can be seen in FIGS. 4 and 5 , in the interface unit 370 , the virtual vessel simulated by the simulator unit 200 and various parameter (property) values of the virtual vessel are expressed, and further, an operation unit 400 to be described later. ), calculation data from the database 500 and various data are displayed so that the user can know the verification result of the EMS in real time.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 시뮬레이터부(200), 연산부(400) 및 데이터베이스(500)가 상호작용하는 것을 도시한 도면이다. 도 6을 참고하면, 상기 연산부(400)는 모델링된 에너지 소비계통을 함수화하여 데이터를 연산하도록 구비된다. 상기 연산부(400)에서 에너지 소비계통을 함수화하거나 사전저장된 룩업테이블 형식의 배열에서 Status에 해당하는 연산데이터를 출력함에 따라, 일반 하드웨어에서도 시뮬레이션이 구현될 수 있도록 EMS의 Command에 따른 에너지 소비 시뮬레이션이 단순화된다. 상기 연산부(400)는 함수화모듈(410), 연산모듈(430)을 포함하고, 사전저장모듈(450)을 추가로 포함할 수 있다. 6 is a diagram illustrating the interaction between the simulator unit 200, the operation unit 400, and the database 500 according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6 , the calculating unit 400 is provided to calculate data by functionalizing the modeled energy consumption system. Energy consumption simulation according to the EMS command is simplified so that the simulation can be implemented even in general hardware as the operation unit 400 functions the energy consumption system or outputs operation data corresponding to Status in a pre-stored lookup table type arrangement do. The operation unit 400 may include a functionalization module 410 , an operation module 430 , and may further include a dictionary storage module 450 .

도 7은 함수화모듈에서 가상선박을 시뮬레이터별로 함수화하여 변환하는 것을 도시한 도면이다. 도 7을 참고하면, 상기 함수화모듈(410)은 모델링된 상기 가상선박을 시뮬레이터별로 함수화하도록 구비된다. 초기 가상선박 및 선박에 대한 전력계통, 선박의 상태에 대한 시뮬레이션이 구비되면, 가상선박을 구성하는 시뮬레이터별로 함수화된다. 즉, 선박을 구성하는 전력계통, 센서 등의 기능에 따라 함수로 변환되는 것이다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에서, 도 7에 도시되는 것과 같이 전력계통 중 AFE transfer 회로는 함수화모듈(410)을 거쳐 전력계통을 구성하는 시뮬레이터별로 함수로 변환된다. 이후 데이터 계산을 위하여 적합한 언어로 변환되는데, 일 예로는 데이터 연산이 가능하도록 C++ 언어로 변환된다.FIG. 7 is a diagram illustrating conversion of a virtual ship into a function for each simulator in the functionalization module. Referring to FIG. 7 , the functionalization module 410 is provided to functionalize the modeled virtual ship for each simulator. When the initial virtual vessel and the power system for the vessel and the simulation for the state of the vessel are provided, it is functionalized for each simulator constituting the virtual vessel. That is, it is converted into a function according to the functions of the power system and sensors constituting the ship. In a preferred embodiment of the present invention, as shown in FIG. 7 , the AFE transfer circuit in the power system is converted into a function for each simulator constituting the power system through the functionalization module 410 . Thereafter, it is converted into a language suitable for data calculation. For example, it is converted into a C++ language to enable data operation.

다시 도 6을 참고하면, 상기 연산모듈(430)은 함수화된 가상선박에 파라미터를 적용하여 데이터를 연산하도록 구비된다. 시뮬레이터부(200)에서 시뮬레이션된 가상선박에 적용되는 파라미터에 따라 연산모듈(430)에서 데이터 연산이 진행되며, 출력값에 해당하는 연산데이터(Status)가 도출되어 피드백되고, 후술하는 데이터베이스(500)에 저장된다.Referring back to FIG. 6 , the calculation module 430 is provided to calculate data by applying parameters to the functionalized virtual vessel. Data calculation is performed in the calculation module 430 according to the parameters applied to the simulated virtual ship in the simulator unit 200, and calculation data (Status) corresponding to the output value is derived and fed back to the database 500 to be described later. is saved

상기 연산모듈(430)의 연산주기는 15~50ms가 되도록 구비될 수 있으며, 바람직하게는 20ms의 연산주기로 데이터를 연산할 수 있다. Real Time OS를 사용하는 MATLAB/Simulink 시뮬레이션의 경우, 연산주기가 20~50㎲로, 일반적인 하드웨어에서는 이를 연산할 수 없어 실질적으로 EMS의 테스트가 실시간으로 실행될 수 없다. 본 발명의 연산모듈(430)은 Modbus TCP를 활용한 통신에서도 안정적인 데이터의 송수신과 연산을 위하여 약 20ms의 통신주기와 상응하도록 연산주기를 구성하여 안정적인 시뮬레이션 결과를 도출할 수 있다.The operation period of the operation module 430 may be provided to be 15 to 50 ms, and preferably, data may be calculated with an operation period of 20 ms. In the case of MATLAB/Simulink simulation using Real Time OS, the operation cycle is 20 to 50 μs, and it cannot be calculated in general hardware, so EMS tests cannot be executed in real time. The operation module 430 of the present invention can derive stable simulation results by configuring the operation period to correspond to the communication period of about 20 ms for stable data transmission and reception and operation even in communication using Modbus TCP.

또한, 상기 연산모듈(430)에서 연산을 수행한 결과 연산속도가 연산주기보다 클 경우 상기 사전저장모듈을 통해 배열로 저장된 연산데이터를 출력하도록 구비될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 연산주기가 20ms로 설정된 경우, 경우에 따라 연산속도가 20ms 이상이 되어 통신 및 시뮬레이션 피드백에 적합하지 않을 수 있다. 이러한 경우는 후술하는 데이터베이스(500)에 사전저장모듈(450)을 통해 기 저장된 룩업테이블 형식의 배열로 저장된 연산데이터를 출력하여 EMS에 전송할 수 있다.In addition, when the operation speed is greater than the operation period as a result of the operation performed by the operation module 430, the operation data stored in the array may be output through the pre-storing module. In a preferred embodiment of the present invention, when the operation period is set to 20 ms, the operation speed may be 20 ms or more in some cases, which may not be suitable for communication and simulation feedback. In this case, the operation data stored in the lookup table format pre-stored in the database 500 described later through the dictionary storage module 450 may be output and transmitted to the EMS.

상기 사전저장모듈(450)은 연산결과를 배열화하여 저장하도록 구비된다. 연산속도가 연산주기보다 오래 걸리는 경우에는 원활한 시뮬레이션이 불가하기 때문에 연산모듈에서의 연산 시 필요한 경우 사전저장모듈(450)이 데이터베이스(500)에 기 저장한 연산데이터를 출력하는 것이 필요하다. 이에 따라, 가상선박이 모델링되면, 사전저장모듈(450)은 연산모듈(430)을 통해 실시간 연산이 진행되지 않을 때 사전에 연산에 따른 데이터를 룩업테이블 형식으로 데이터베이스(500)에 저장할 수 있다.The pre-storing module 450 is provided to arrange and store the operation results. Since smooth simulation is impossible when the calculation speed takes longer than the calculation cycle, it is necessary for the pre-storage module 450 to output the calculation data previously stored in the database 500 when necessary for calculation in the calculation module. Accordingly, when the virtual ship is modeled, the pre-storage module 450 may store data according to the calculation in the database 500 in the form of a lookup table in advance when the real-time calculation is not performed through the calculation module 430 .

상기 데이터베이스(500)는 시뮬레이션된 가상선박의 정보 및/또는 연산된 데이터와 파라미터를 저장할 수 있도록 구비된다. 도 6에서 확인할 수 있는 바와 같이 상기 데이터베이스(500)는 시뮬레이터 저장모듈(510)과 연산데이터 저장모듈(530)을 포함하는데, 시뮬레이터 저장모듈(510)을 통해서는 시뮬레이터부(200)에서 시뮬레이션된 가상선박에 대한 정보를 저장하게 되고, 연산데이터 저장모듈(530)을 통해서는 연산부(400)에서 연산되는 연산데이터(Status)와 파라미터를 저장할 수 있다. 이 때, 사전저장모듈(450)을 통해 저장되는 연산데이터(Status)는 룩업테이블의 배열형식으로 저장될 수 있다.The database 500 is provided to store simulated virtual ship information and/or calculated data and parameters. As can be seen in FIG. 6 , the database 500 includes a simulator storage module 510 and an operation data storage module 530 , and through the simulator storage module 510 , the simulated virtual Information about the vessel is stored, and the calculation data (Status) and parameters calculated by the calculation unit 400 can be stored through the calculation data storage module 530 . In this case, the operation data (Status) stored through the dictionary storage module 450 may be stored in an arrangement format of a lookup table.

도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 EMS시뮬레이션 시스템의 작용을 도시한 순서도이다. 도 8을 참고하면, 사용자가 EMS를 테스트하기 위해 가상선박을 시뮬레이팅(S1)하게 되는데, 이는 조작부(300)에서 사용자가 가상선박의 구성요소를 이용하여 전력계통도를 완성하거나, 외부에서 저장된 전력계통의 정보를 불러오도록 하여 수행이 가능하며(S11), 가상선박에 대한 프로퍼티를 직접 입력하거나 가상선박의 정보를 불러옴으로써 수행 가능하다(S13).8 is a flowchart illustrating the operation of an EMS simulation system according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG. 8 , the user simulates (S1) a virtual ship to test the EMS, which in the operation unit 300 uses the components of the virtual ship to complete the power system diagram, or externally stored power. This can be performed by retrieving system information (S11), and can be performed by directly inputting properties for the virtual vessel or by calling information of the virtual vessel (S13).

이후, 시뮬레이팅된 가상선박은 함수화모듈(410)에서 함수화되고, 함수화된 가상선박은 시뮬레이터부(200)로 전달되어 시뮬레이팅된다. 이때, 시뮬레이터부로 전달되어 시뮬레이팅되는 전력계통은 함수화된 상태로 전달됨이 바람직하나, 함수화되지 않은 상태로 전달될 수도 있다(S2). 이때, 전력계통과 선박의 요소는 각각 독립적으로 함수화되어 시뮬레이션이 진행될 수 있다(S21, S23).Thereafter, the simulated virtual vessel is functionalized in the functionalization module 410 , and the functionalized virtual vessel is transmitted to the simulator unit 200 to be simulated. At this time, the power system to be simulated by being transmitted to the simulator unit is preferably delivered in a functionalized state, but may be delivered in a non-functionalized state (S2). At this time, the power system and the elements of the ship are each independently functionalized so that the simulation can proceed (S21, S23).

EMS의 테스트를 진행할 시, 시뮬레이터부(200)에 신호가 입력될 수 있는데, EMS(1)에서 발신된 신호가 통신부(100)를 통해 시뮬레이터부(200)에 전달될 수도 있고(S31), 컨트롤러(300)의 신호가 입력될 수도 있다(S33). 이 신호들은 변수조정부(270)에 입력되어 선택에 따라 해당 신호가 전달되며, 바람직하게는 사용자의 조작에 따른 컨트롤러(300)의 신호가 입력된다.When performing the EMS test, a signal may be input to the simulator unit 200 , and a signal transmitted from the EMS 1 may be transmitted to the simulator unit 200 through the communication unit 100 ( S31 ), and the controller A signal of 300 may be input (S33). These signals are input to the variable adjustment unit 270 to transmit the corresponding signals according to selection, and preferably, a signal from the controller 300 according to a user's operation is inputted.

입력된 신호에 따라 변수조정부(270)에서는 시뮬레이션 시 입력되는 파라미터가 조정되고(S4), 조정된 파라미터에 따라 연산부(400)에서 데이터가 연산된다(S5).In accordance with the input signal, the parameter adjustment unit 270 adjusts parameters input during simulation (S4), and the operation unit 400 calculates data according to the adjusted parameters (S5).

데이터 연산 시, 연산속도가 기 설정된 연산주기보다 긴 경우, 바람직하게는 20ms보다 긴 경우에는, 사전저장모듈(450)을 통해 배열로 저장된 연산데이터(Status)가 출력되고(S63), 그렇지 않은 경우에는 시뮬레이터별로 함수화된 함수를 따라 연산된 연산데이터(Status)가 출력된다(S61).When calculating data, if the operation speed is longer than the preset operation period, preferably longer than 20 ms, the operation data (Status) stored in an array through the pre-storage module 450 is output (S63), otherwise Calculation data (Status) calculated according to the function functioned for each simulator is output (S61).

이상에서 설명한 본 발명의 실시 예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.The embodiments of the present invention described above are not implemented only through the apparatus and method, and may be implemented through a program for realizing a function corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention or a recording medium in which the program is recorded. The implementation can be easily implemented by those skilled in the art to which the present invention pertains from the description of the above-described embodiments.

이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한, 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.The above detailed description is illustrative of the present invention. In addition, the above description shows and describes preferred embodiments of the present invention, and the present invention can be used in various other combinations, modifications, and environments. That is, changes or modifications are possible within the scope of the concept of the invention disclosed herein, the scope equivalent to the written disclosure, and/or within the scope of skill or knowledge in the art. The written embodiment describes the best state for implementing the technical idea of the present invention, and various changes required in the specific application field and use of the present invention are possible. Therefore, the detailed description of the present invention is not intended to limit the present invention to the disclosed embodiments. Also, the appended claims should be construed as including other embodiments.

1: EMS
10: EMS시뮬레이션 시스템
100: 통신부
200: 시뮬레이터부 210: 전력모의부
211: 전력계통 모델링모듈 213: 전력생산 모의모듈
215: 전력분배 모의모듈 217: 전력소비 모의모듈
230: 선박모의부 231: 선박모델링 모듈
233: 외력계산모듈 235: 운동해석모듈
250: 센서모의부 251: 위치센서 모의모듈
253: 회전센서 모의모듈 255: 기울기센서 모의모듈
270: 변수조정부
271: 입력 조정모듈 273: 출력 조정모듈
300: 컨트롤러 310: 전력조작부
330: 선박조작부 350: 센서조작부
370: 인터페이스부
400: 연산부 410: 함수화모듈
430: 연산모듈 450: 사전저장모듈
500: 데이터베이스
510: 시뮬레이터 저장모듈 530: 연산데이터 저장모듈1: EMS
10: EMS simulation system
100: communication department
200: simulator unit 210: power simulation unit
211: power system modeling module 213: power generation simulation module
215: power distribution simulation module 217: power consumption simulation module
230: ship simulation unit 231: ship modeling module
233: external force calculation module 235: motion analysis module
250: sensor simulation unit 251: position sensor simulation module
253: rotation sensor simulation module 255: tilt sensor simulation module
270: variable adjustment unit
271: input adjustment module 273: output adjustment module
300: controller 310: power control unit
330: ship control unit 350: sensor control unit
370: interface unit
400: arithmetic unit 410: functionalization module
430: operation module 450: dictionary storage module
500: database
510: simulator storage module 530: operation data storage module

Claims (15)

적어도 하나 이상의 EMS와 연결되어 가상의 에너지 소비계통을 모의하여 EMS를 테스트하도록 구비되며,
하달된 명령에 따라 적어도 하나 이상의 에너지 소비계통이 동적으로 결합하여 가상의 에너지 사용상황을 시뮬레이션하는 시뮬레이터부, 모델링된 에너지 소비계통을 함수화하여 데이터를 연산하는 연산부, EMS로부터 전송되는 신호를 전달받고 EMS로 전송되는 신호를 전달하는 통신부 및 상기 시뮬레이터부에서 수행되는 시뮬레이션의 파라미터를 제어하는 컨트롤러를 포함하고,
시뮬레이터부는 복수의 시뮬레이터로 구성되되, 선박의 전력계통을 모델링하고 전력사용을 모의하는 전력모의부, 선박의 상태와 거동을 모델링하고 가상선박의 운동을 해석하는 선박모의부, 선박에 탑재되는 센서를 모의하는 센서모의부 및 제어명령을 입력받고 시뮬레이션 결과를 EMS로 전송하도록 구비되는 변수조정부를 포함하여 가상선박의 에너지 소비를 시뮬레이션하며,
상기 통신부는 통신주기가 상기 연산부의 연산주기와 일치하도록 구비되며,
상기 연산부는 모델링된 가상선박의 에너지 소비계통을 시뮬레이터별로 함수화하는 함수화모듈, 함수화된 에너지 소비계통에 상기 시뮬레이터로부터 전송받은 파라미터를 적용하여 데이터를 연산하는 연산모듈 및 연산결과를 배열화하여 저장하는 사전저장모듈을 포함하되, 상기 함수화모듈은 모델링된 상기 가상선박을 시뮬레이터별로 함수화하고,
상기 사전저장모듈은 모델링된 가상선박에 대하여 실시간 연산이 수행되지 않을 때 가상선박의 에너지 소비를 연산하고 저장하여,
상기 연산모듈에서 데이터를 연산 시 연산모듈의 연산속도가 상기 통신부의 통신주기와 일치하도록, 설정된 연산주기보다 느린 경우 상기 사전저장모듈을 통해 배열로 저장된 연산데이터를 출력하고, 연산속도가 통신주기와 일치하도록 설정된 연산주기보다 빠른 경우 시뮬레이터별로 함수화되어 연산된 연산데이터를 출력하는 는 것을 특징으로 하는 EMS시뮬레이션 시스템. It is connected to at least one EMS and is provided to simulate a virtual energy consumption system to test the EMS,
A simulator unit that simulates a virtual energy use situation by dynamically combining at least one energy consumption system according to a command issued, a calculation unit that calculates data by functionalizing the modeled energy consumption system, and EMS receiving a signal transmitted from EMS A communication unit that transmits a signal transmitted to and a controller that controls parameters of simulation performed in the simulator unit,
The simulator unit consists of a plurality of simulators, a power simulation unit that models the power system of a ship and simulates power use, a ship simulator that models the state and behavior of the vessel and analyzes the motion of a virtual vessel, and a sensor mounted on the vessel. It simulates the energy consumption of a virtual ship, including a sensor simulation unit that simulates and a variable adjustment unit provided to receive a control command and transmit the simulation result to the EMS,
The communication unit is provided so that the communication period coincides with the operation period of the operation unit,
The calculation unit is a functionalization module for functionalizing the energy consumption system of the modeled virtual ship for each simulator, a calculation module for calculating data by applying the parameters transmitted from the simulator to the functionalized energy consumption system, and a dictionary for arranging and storing the calculation results Including a storage module, wherein the functionalization module functionalizes the modeled virtual ship for each simulator,
The pre-storage module calculates and stores the energy consumption of the virtual ship when real-time calculation is not performed on the modeled virtual ship,
When calculating data in the operation module, when the operation speed of the operation module is slower than the set operation period to match the communication period of the communication unit, the operation data stored in the array is output through the pre-storage module, and the operation speed is equal to the communication period EMS simulation system, characterized in that if it is faster than the operation cycle set to match, it is functionalized for each simulator and outputs the calculated operation data. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 변수조정부는 컨트롤러 및/또는 EMS에서 하달되는 명령을 선택적으로 시뮬레이션하도록 전송하는 입력 조정모듈을 포함하여 필요에 따라 다른 파라미터로 EMS를 테스트하는 것을 특징으로 하는 EMS시뮬레이션 시스템.The EMS simulation system according to claim 1, wherein the variable adjustment unit includes an input adjustment module for selectively simulating a command from a controller and/or EMS, and tests the EMS with other parameters as needed. 제1항에 있어서, 상기 전력모의부는 가상선박의 전력계통을 모델링하는 전력계통 모델링모듈, 제어명령에 따라 전력생산을 모의하는 전력생산 모의모듈, 상기 전력생산 모의모듈에서 생산된 전력을 전달받아 전력소비를 모의하는 전력소비 모의모듈 및 상기 전력생산 모의모듈에서 생산되는 전력을 상기 전력소비 모의모듈로 전달하여 시뮬레이션 환경에서 전력분배를 모의하는 전력분배 모의모듈을 포함하여 전력계통을 시뮬레이션하는 것을 특지응로 하는 EMS시뮬레이션 시스템.According to claim 1, wherein the power simulation unit is a power system modeling module for modeling the power system of the virtual ship, a power production simulation module for simulating power production according to a control command, the power generated by the power generation simulation module to receive the power It is specially adapted to simulate the power system, including a power consumption simulation module that simulates consumption and a power distribution simulation module that transmits the power produced by the power generation simulation module to the power consumption simulation module to simulate power distribution in a simulation environment EMS simulation system with 제4항에 있어서, 선박모의부는 실제선박이 유체와 접하고 있는 선체 최외곽의 외판을 모델링하여 가상선박을 모의하는 선박모델링모듈, 상기 가상선박에 작용하는 가상환경요소를 구성하는 외력계산모듈 및 상기 가상선박에 상기 가상환경요소 및 가상추력장치에 의한 추력이 작용할 때 상기 가상선박의 운동을 해석하여 상기 가상선박의 변경된 위치정보를 계산하는 운동해석모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 EMS시뮬레이션 시스템.The ship modeling module according to claim 4, wherein the ship simulation unit models the outermost shell plate of the hull in which the real ship is in contact with the fluid to simulate the virtual ship, an external force calculation module constituting a virtual environment element acting on the virtual ship, and the EMS simulation system comprising: a motion analysis module for calculating the changed position information of the virtual ship by analyzing the motion of the virtual ship when the thrust by the virtual environment element and the virtual thrust device acts on the virtual ship. 제5항에 있어서, 센서모의부는 가상선박의 위치를 모의하기 위해 위치센서를 프로그래밍하는 위치센서모의모듈과, 가상선박의 각속도를 모의하기 위해 회전센서를 프로그래밍하는 회전센서모의모듈과. 가상선박의 항로상에서의 기울기 정보를 모의하기 위해 기울기센서를 프로그래밍하는 기울기센서 모의모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 EMS시뮬레이션 시스템.
According to claim 5, wherein the sensor simulation unit and a position sensor simulation module for programming a position sensor to simulate the position of the virtual vessel, and a rotation sensor simulation module for programming the rotation sensor to simulate the angular velocity of the virtual vessel. EMS simulation system comprising a tilt sensor simulation module for programming the tilt sensor to simulate tilt information on the route of the virtual vessel.
 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 연산모듈은 연산주기가 15ms 내지 50ms이고, 바람직하게는 20ms인 것을 특징으로 하는 EMS시뮬레이션 시스템. The EMS simulation system according to claim 1, wherein the operation period of the operation module is 15 ms to 50 ms, preferably 20 ms. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 EMS시뮬레이션 시스템은 시뮬레이터부를 구성하는 시뮬레이터를 저장하는 시뮬레이터 저장모듈과, 연산부에서 연산된 연산데이터를 저장하는 연산데이터 저장모듈을 가진 데이터베이스를 추가로 포함하여 다양한 에너지 소비계통에 따른 데이터를 제공하는 것을 특징으로 하는 EMS시뮬레이션 시스템.The system according to claim 1, wherein the EMS simulation system further comprises a database having a simulator storage module for storing a simulator constituting the simulator unit, and a calculation data storage module for storing operation data calculated by the operation unit, to be stored in various energy consumption systems. EMS simulation system, characterized in that providing data according to the. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 시뮬레이터부는 컨트롤러에서 입력되는 파라미터를 기반으로 시뮬레이션하되,
상기 컨트롤러는 전력컨트롤러, 선박컨트롤러 및 센서컨트롤러를 포함하여 상기 시뮬레이터부에서 구현된 에너지 소비계통 중 적어도 하나 이상의 시뮬레이터의 파라미터를 조정할 수 있도록 구비되어 전력계통 환경을 사용자의 조작에 따라 제공하는 것을 특징으로 하는 EMS시뮬레이션 시스템.The method of claim 1, wherein the simulator unit simulates based on parameters input from the controller,
The controller is provided to adjust the parameters of at least one simulator among the energy consumption systems implemented in the simulator unit, including the power controller, the ship controller, and the sensor controller to provide the power system environment according to the user's operation. EMS simulation system. 제1항에 있어서, 상기 변수조정부는 입력 조정모듈에서 전달된 명령에 따라 도출된 연산데이터를 유지신호, 오프셋신호, 증감신호, 노이즈신호 및 비주기신호 중 적어도 하나로 변환하여 EMS로 전송하는 출력 조정모듈을 더 포함하여 상기 EMS에 특유한 신호로 시뮬레이션 결과를 전송하는 것을 특징으로 하는 EMS시뮬레이션 시스템.

The output adjustment of claim 1, wherein the variable adjustment unit converts the operation data derived according to the command transmitted from the input adjustment module into at least one of a maintenance signal, an offset signal, an increase/decrease signal, a noise signal, and an aperiodic signal and transmits it to the EMS. EMS simulation system, characterized in that it further comprises a module to transmit the simulation result as a signal specific to the EMS.
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