KR102416136B1 - 선박 연료 공급 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

선박 연료 공급 제어 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

선박 연료 공급 제어 시스템 및 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 연료 공급 제어 시스템은, 선박의 장비에 연료를 공급하는 연료 공급 시스템; 상기 연료 공급 시스템을 제어하는 연료 공급 제어 시스템; 상기 연료 공급 시스템과 동일한 동특성을 가지도록 모델링되는 연료 공급 시스템 시뮬레이터; 상기 연료 공급 제어 시스템과 동일한 파라미터 및 제어 알고리즘을 가지고, 상기 연료 공급 시스템 시뮬레이터와 연동되는 레플리카 연료 공급 제어 시스템; 및 상기 연료 공급 제어 시스템과 상기 레플리카 연료 공급 제어 시스템 간에 데이터를 전달하는 통합 제어 모니터링 시스템을 포함하되, 상기 통합 제어 모니터링 시스템은 상기 레플리카 연료 공급 제어 시스템에 의해 얻은 공정 시퀀스에 대한 시뮬레이션 결과를 상기 연료 공급 제어 시스템으로 전달하여 상기 연료 공급 시스템을 제어할 수 있다.

Description

선박 연료 공급 제어 시스템 및 방법{System and method for controlling fuel supply of vessel}
본 발명은 선박 연료 공급 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.
선박의 운항이나 설비 등에 대한 제어 시스템을 검증하기 위한 방법으로는 실선에 검증 시스템을 설치하여 실상황에서 테스트하는 실 테스트(Real Test) 방식과, 선박 제어 시스템에 실제와 유사한 가상의 환경을 제공하여 제어기의 성능을 검증하는 시뮬레이션 테스트(Simulation Test) 방식이 있다.
선박의 제어 시스템이 복잡화, 고도화, 다양화 됨에 따라 제어기에 대한 검증 요구가 증대되고 있고, 선박을 고객에게 인도하기 전 모든 상황에 대한 실 테스트를 구현하기가 쉽지 않아, 시뮬레이션 테스트 방식이 증가하고 있다.
종래의 시뮬레이션 테스트 방식은 시뮬레이터가 제어기에 가상의 환경 조건을 제공하고, 실 제어기의 제어 신호를 받아 상황을 수학적으로 분석하여 가상의 응답을 제공하는 것이다.
한국공개특허 제10-2008-0082072호 (2008.09.11. 공개) - 통합항해 시스템 성능 테스트용 휴대용 항해 시뮬레이션 장치
본 발명은 선박의 연료 공급 제어 시스템에 의해 연료 공급 시스템을 제어하는 중에 레플리카 연료 공급 제어 시스템에 의한 공정 시퀀스에 따라 연료 공급 시스템 시뮬레이터를 연습 가동하여 공정 시퀀스를 사전 검증한 후, 검증 결과에 따라 연료 공급 시스템의 제어 명령을 결정하여 연료 공급 시스템을 제어함으로써, 연료 공급 시스템을 실시간으로 효율적, 안정적으로 제어할 수 있는 선박 연료 공급 제어 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 레플리카 연료 공급 제어 시스템의 연습 가동에 따라 획득한 연료 공급 시스템 시뮬레이터의 파라미터를 연료 공급 제어 시스템으로 전달하여 연료 공급 제어 시스템의 운용에 활용할 수 있고, 연료 공급 제어 시스템 및 레플리카 연료 공급 제어 시스템에 의한 연료 공급 시스템 및 연료 공급 시스템 시뮬레이터의 응답을 비교하여 연료 공급 시스템 시뮬레이터의 파라미터를 업데이트하여 후속 공정 시퀀스의 검증을 정확하게 수행할 수 있는 선박 연료 공급 제어 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 선박의 장비에 연료를 공급하는 연료 공급 시스템; 상기 연료 공급 시스템을 제어하는 연료 공급 제어 시스템; 상기 연료 공급 시스템과 동일한 동특성을 가지도록 모델링되는 연료 공급 시스템 시뮬레이터; 상기 연료 공급 제어 시스템과 동일한 파라미터 및 제어 알고리즘을 가지고, 상기 연료 공급 시스템 시뮬레이터와 연동되는 레플리카 연료 공급 제어 시스템; 및 상기 연료 공급 제어 시스템과 상기 레플리카 연료 공급 제어 시스템 간에 데이터를 전달하는 통합 제어 모니터링 시스템을 포함하되, 상기 통합 제어 모니터링 시스템은 상기 레플리카 연료 공급 제어 시스템에 의해 얻은 공정 시퀀스에 대한 시뮬레이션 결과를 상기 연료 공급 제어 시스템으로 전달하여 상기 연료 공급 시스템을 제어하는 선박 연료 공급 제어 시스템이 제공된다.
상기 연료 공급 시스템 시뮬레이터는 설정에 의해 시뮬레이션 속도 조절이 가능하고, 상기 레플리카 연료 공급 제어 시스템은 상기 연료 공급 시스템 시뮬레이터의 속도가 조절된 경우 상기 연료 공급 시스템 시뮬레이터에 대한 제어 주기를 조절할 수 있다.
상기 레플리카 연료 공급 제어 시스템에 의해 가상 제어 명령의 순서 및 타이밍을 상기 연료 공급 시스템 시뮬레이터를 이용해 연습 가동한 후, 상기 연료 공급 시스템 시뮬레이터의 시뮬레이션 응답에 오류가 없거나 없을 때까지 상기 가상 제어 명령을 변경하면서 반복한 후, 상기 가상 제어 명령과 동일한 제어 명령을 상기 연료 공급 제어 시스템으로 전달하여 상기 연료 공급 시스템을 제어할 수 있다.
상기 통합 제어 모니터링 시스템은 상기 연료 공급 제어 시스템의 운용 중에 상기 연료 공급 시스템 시뮬레이터에 대한 가상 공정을 통해 도출된 상기 연료 공급 시스템 시뮬레이터의 파라미터 값을 실시간으로 업데이트하고, 상기 연료 공급 제어 시스템으로 전송할 수 있다.
상기 연료 공급 제어 시스템의 제어 명령에 대한 상기 연료 공급 시스템의 피드백 정보와, 상기 레플리카 연료 공급 제어 시스템의 가상 제어 명령에 대한 상기 연료 공급 시스템 시뮬레이터의 시뮬레이션 응답을 비교하여 상기 연료 공급 시스템 시뮬레이터의 파라미터를 업데이트하는 파라미터 업데이트부를 더 포함할 수 있다.
상기 파라미터 업데이트부는, 상기 연료 공급 시스템을 대상으로 상기 연료 공급 제어 시스템이 입력한 상기 제어 명령과 상기 제어 명령에 대한 피드백 정보를 포함하는 데이터를 수집하고, 상기 연료 공급 제어 시스템의 상기 제어 명령과 동일한 가상 제어 명령을 상기 연료 공급 시스템 시뮬레이터를 대상으로 재현하고, 상기 가상 제어 명령에 대한 상기 연료 공급 시스템 시뮬레이터의 시뮬레이션 응답과 상기 피드백 정보를 비교하여 상기 레플리카 연료 공급 제어 시스템의 모델링 전달함수 및 파라미터를 업데이트할 수 있다.
상기 연료 공급 시스템 시뮬레이터는, 상기 연료 공급 시스템의 연료탱크에 대응되는 가상 액체가스를 저장하고, 상기 가상 액체가스의 압력을 증가시키는 내부 가상 펌프를 포함하는 가상 연료탱크; 압력이 증가된 상기 가상 액체가스가 유입되고, 온도가 증가된 가상 열교환매체와의 열교환을 통해 상기 가상 액체가스의 온도가 증가하여 가상 기화가스가 생성되는 제1 가상 열교환기; 상기 가상 열교환매체를 저장하는 가상 열교환매체 탱크; 상기 가상 열교환매체의 압력을 증가시키는 가상 펌프; 압력이 증가된 상기 가상 열교환매체가 유입되고, 고온의 스팀과의 열교환을 통해 상기 가상 열교환매체의 온도를 증가시켜 상기 제1 가상 열교환기로 공급하는 제2 가상 열교환기; 및 상기 가상 기화가스가 공급되어 작동하는 가상 장비를 포함할 수 있다.
한편 본 발명의 다른 측면에 따르면, 연료 공급 제어 시스템에 의해 제어되는 연료 공급 시스템과 동일한 동특성을 가지도록 연료 공급 시스템 시뮬레이터를 모델링하는 단계; 상기 연료 공급 제어 시스템과 동일한 파라미터 및 제어 알고리즘을 가지는 레플리카 연료 공급 제어 시스템을 상기 연료 공급 시스템 시뮬레이터와 연동하여 제어하는 단계; 통합 제어 모니터링 시스템에 의해 상기 연료 공급 제어 시스템과 상기 레플리카 연료 공급 제어 시스템 간에 데이터를 전달하는 단계; 및 상기 레플리카 연료 공급 제어 시스템에 의해 얻은 공정 시퀀스에 대한 시뮬레이션 결과를 상기 연료 공급 제어 시스템으로 전달하여 상기 연료 공급 시스템을 제어하는 단계를 포함하는 선박 연료 공급 제어 방법 및 이를 수행하기 위한 프로그램이 기록된 기록매체가 제공된다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 선박의 연료 공급 제어 시스템에 의해 연료 공급 시스템을 제어하는 중에 레플리카 연료 공급 제어 시스템에 의한 공정 시퀀스에 따라 연료 공급 시스템 시뮬레이터를 연습 가동하여 공정 시퀀스를 사전 검증한 후, 검증 결과에 따라 연료 공급 시스템의 제어 명령을 결정하여 연료 공급 시스템을 제어함으로써, 연료 공급 시스템을 실시간으로 효율적, 안정적으로 제어할 수 있는 효과가 있다.
또한, 레플리카 연료 공급 제어 시스템의 연습 가동에 따라 획득한 연료 공급 시스템 시뮬레이터의 파라미터를 연료 공급 제어 시스템으로 전달하여 연료 공급 제어 시스템의 운용에 활용할 수 있고, 연료 공급 제어 시스템 및 레플리카 연료 공급 제어 시스템에 의한 연료 공급 시스템 및 연료 공급 시스템 시뮬레이터의 응답을 비교하여 연료 공급 시스템 시뮬레이터의 파라미터를 업데이트하여 후속 공정 시퀀스의 검증을 정확하게 수행할 수 있는 효과도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 연료 공급 제어 시스템의 구성도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 연료 공급 시스템을 구성하는 연료 공급 시스템 시뮬레이터의 구성도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 연료 공급 제어 방법의 순서도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 연료 공급 제어 방법에 따라 연료 공급 시스템 시뮬레이터의 파라미터 획득 과정을 보여주는 순서도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 연료 공급 방법에 따라 연료 공급 시스템 시뮬레이터의 파라미터를 업데이트하는 과정을 보여주는 순서도.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 명세서에 기재된 "…부", "…유닛", "…모듈", "…기" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 연료 공급 제어 시스템의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 연료 공급 시스템을 구성하는 연료 공급 시스템 시뮬레이터의 구성도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선박 연료 공급 제어 시스템은 레플리카(replica) 시스템 및 시뮬레이터(simulator)를 이용하여 연료 공급 시스템을 제어하기 위해 연료 공급 제어 시스템에서 사용될 제어 명령을 별도 검증하거나 파라미터 튜닝이 실시간으로 이루어질 수 있게 하는 것을 특징으로 한다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 선박 연료 공급 제어 시스템은 선박 제어 시스템(100)과 원격지 제어 시스템(200)을 포함한다.
선박 제어 시스템(100)은 연료 공급 시스템(110)의 제어를 위해 선박에 마련될 수 있다. 선박은, 예를 들어 액화천연가스 캐리어(Liquefied Natural Gas Carrier)와 같은 액화가스 운반선, 부유식 원유 생산저장하역 설비(FPSO)와 같은 해양 구조물 등일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
선박 제어 시스템(100)은 연료 공급 시스템(110), 연료 공급 제어 시스템(120), 연료 공급 시스템 시뮬레이터(simulator)(130), 레플리카(replica) 연료 공급 시스템(140), 통합 제어 모니터링 시스템(150)을 포함할 수 있다.
연료 공급 시스템(110)은 선박에 연료를 공급하는 시스템일 수 있다. 액화천연가스(LNG, Liquefied Natural Gas), 액화석유가스(LPG, Liquefied Petroleum Gas) 등의 액체가스는 열교환을 통해 기화가스가 되고, 연료를 필요로 하는 장비들(메인 엔진(M/E), 발전기 엔진(G/E), 보일러(Boiler) 등)에 연료를 공급하는 시스템일 수 있다.
연료 공급 제어 시스템(120)은 연료 공급 시스템(110)을 제어하는 시스템이다. 연료 공급 제어 시스템(120)은 연료 공급 공정 시퀀스에 따라 순차적으로 제어 명령을 연료 공급 시스템(110)에 입력하여 연료 공급 시스템(110)을 제어할 수 있다. 제어 명령은 예를 들어, 펌프, 열교환기, 밸브 등을 제어하기 위한 제어 신호, 액체가스의 압력 조절을 위한 제어 신호, 액체가스 기화를 위한 열교환 매체의 온도 조절을 위한 제어 신호 등의 다양한 명령들을 포함할 수 있다.
연료 공급 시스템 시뮬레이터(130)는 연료 공급 시스템(110)과 동일한 동특성(dynamic characteristics)을 가지도록 모델링될 수 있다.
도 2를 참조하면, 연료 공급 시스템 시뮬레이터(130)는 가상 연료 탱크(131), 가상 열교환기(132, 134), 가상 열교환매체 탱크(135), 가상 펌프(133), 가상 장비(136, 137, 138)를 포함할 수 있다.
가상 연료 탱크(131)는 연료 공급 시스템(110)의 연료 탱크와 유사하게 가상 액체가스(도면에서는 액화천연가스(LNG))를 저장하고, 가상 증발가스(BOG, Boil off Gas)를 발생하도록 시뮬레이션된다. 가상 연료 탱크(131)의 내부 압력과 온도는 레플리카 연료 공급 제어 시스템(140)에 의해 시뮬레이션될 수 있다.
가상 연료 탱크(131)에는 가상 액체가스의 압력을 증가시키는 내부 가상 펌프가 포함될 수 있다.
가상의 압력이 증가한 가상 액체가스(LNG)는 제1 가상 열교환기(132)에서 온도가 증가한 가상 열교환매체(예컨대, 글리콜(Glycol))와 열교환을 수행하여 기화가스(NG)를 생성한다. 기화된 가스(NG)는 각 가상 장비(136, 137, 138)에서 원하는 압력에 맞게 중간에 밸브류들로 압력이 조절된 상태로 연료 공급이 이루어질 수 있다.
가상 열교환매체 탱크(135)는 가상 열교환매체를 저장하고 있으면서 공급한다.
가상 열교환매체는 제1 가상 열교환기(132)와 제2 가상 열교환기(134)를 순차적으로 통과하는 폐루프를 순환한다. 가상 열교환매체 탱크(135)는 제1 가상 열교환기(132)를 거쳐 제2 가상 열교환기(134)로 유입되는 경로 중에 가상 열교환매체를 공급한다.
가상 펌프(133)는 제2 가상 열교환기(134) 전단에 배치되어 가상 열교환매체에 압력을 가함으로써, 가상 열교환매체가 압력이 증가된 상태로 제2 가상 열교환기(134)로 공급되게 한다.
제2 가상 열교환기(134)에는 고온의 스팀이 유입되며, 압력이 증가된 가상 열교환매체와 열교환을 수행한 후 저온의 스팀이 배출된다.
가상 열교환매체는 제2 가상 열교환기(134)를 통과함에 따라 원하는 수준으로 온도가 증가하게 되고, 폐루프를 따라 제1 가상 열교환기(132)로 공급된다. 이 중 일부는 가상 열교환매체 탱크(135)로 공급되어 재순환될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 레플리카 연료 공급 제어 시스템(140)은 연료 공급 시스템(110)과 동일한 파라미터 및 제어 알고리즘을 가지고, 연료 공급 시스템 시뮬레이터(130)와 연동된다. 레플리카 연료 공급 제어 시스템(140)은 가상 제어 명령에 의해 연료 공급 시스템 시뮬레이터(130)를 시뮬레이션 제어한다. 레플리카 연료 공급 제어 시스템(140)은 연료 공급 제어 시스템(120)으로부터 연료 공급 시스템(110)으로 출력될 제어 명령과 동일한 가상 제어 명령을 연료 공급 공정 시퀀스에 따라 순차적으로 연료 공급 시스템 시뮬레이터(130)로 출력할 수 있다.
레플리카 연료 공급 제어 시스템(140)은 연료 공급 제어 시스템(120)으로부터 연료 공급 시스템(110)으로 제어 명령이 출력되기 이전에, 연료 공급 제어 시스템(120)이 출력할 제어 명령과 동일한 가상 제어 명령을 연료 공급 시스템 시뮬레이터(130)로 출력하여 연료 공급 시스템 시뮬레이터(130)를 연습 가동함으로써, 공정 시퀀스에 따른 제어 명령의 적정성을 검증한다.
통합 제어 모니터링 시스템(150)은 연료 공급 제어 시스템(120) 및 레플리카 연료 공급 제어 시스템(140) 간에 데이터를 전달하고, 연료 공급 제어 시스템(120) 및 레플리카 연료 공급 제어 시스템(140)의 운용을 제어한다. 통합 제어 모니터링 시스템(150)은 레플리카 연료 공급 제어 시스템(140)과 연료 공급 시스템 시뮬레이터(130)에 의해 연료 공급 제어 시스템(120)의 제어 명령을 결정할 수 있다.
이하에서는 관련 도면을 참조하여 선박 연료 공급 제어 방법에 대해 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 연료 공급 제어 방법의 순서도이다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 레플리카 연료 공급 제어 시스템(140)에 의해 제어 명령의 순서 및 타이밍 등의 공정 시퀀스를 연료 공급 시스템 시뮬레이터(130)를 이용해 연습 가동한다(단계 S110). 이를 위해, 통합 제어 모니터링 시스템(150)은 연료 공급 제어 시스템(120)에서 연료 공급 시스템(110)으로 출력될 공정 시퀀스에 관한 제어 명령을 레플리카 연료 공급 제어 시스템(140)으로 전달한다.
레플리카 연료 공급 제어 시스템(140)은 통합 제어 모니터링 시스템(150)으로부터 전달받은 연료 공급 제어 시스템(120)의 제어 명령과 동일한 가상 제어 명령들을 공정 시퀀스 순서대로 연료 공급 시스템 시뮬레이터(130)로 출력한다.
통합 제어 모니터링 시스템(150) 또는 레플리카 연료 공급 제어 시스템(140)은 레플리카 연료 공급 제어 시스템(140)의 가장 제어 명령들에 따른 연료 공급 시스템 시뮬레이터(130)의 시뮬레이션 응답에 오류가 있는지 판단한다. 연료 공급 시스템 시뮬레이터(130)의 시뮬레이션 응답에 오류가 없는 경우, 레플리카 연료 공급 제어 시스템(140)의 가상 제어 명령과 동일한 제어 명령을 연료 공급 제어 시스템(120)으로 전달한다(단계 S120).
만약, 연료 공급 시스템 시뮬레이터(130)의 시뮬레이션 응답에 오류가 있는 경우, 통합 제어 모니터링 시스템(150) 또는 레플리카 연료 공급 제어 시스템(140)은 연료 공급 시스템 시뮬레이터(130)의 시뮬레이션 응답에 오류가 발생하지 않을 때까지 공정 시퀀스의 가상 제어 명령들을 변경시킨다. 연료 공급 시스템 시뮬레이터(130)의 시뮬레이션 응답에 오류가 발생하지 않도록 가상 제어 명령들이 변경되면, 통합 제어 모니터링 시스템(150)은 변경된 가상 제어 명령들을 레플리카 연료 공급 제어 시스템(140)으로부터 전달받은 후, 레플리카 연료 공급 제어 시스템(140)의 가상 제어 명령들과 동일한 제어 명령들을 연료 공급 제어 시스템(120)으로 전달한다.
연료 공급 시스템 시뮬레이터(130)는 설정 또는 사용자 입력 등에 의해 시뮬레이션 속도 조절이 가능하게 설계될 수 있다. 레플리카 연료 공급 제어 시스템(140)은 연료 공급 시스템 시뮬레이터(130)의 시뮬레이션 속도가 조절된 경우, 연료 공급 시스템 시뮬레이터(130)에 대한 제어 주기를 조절하여, 조절된 제어 주기에 따라 가상 제어 명령들을 연료 공급 시스템 시뮬레이터(130)에 출력하여 연료 공급 시스템 시뮬레이터(130)를 연습 가동한다.
연료 공급 제어 시스템(120)은 연료 공급 시스템 시뮬레이터(130)의 연습 가동 후 결정되는 제어 명령들을 통합 제어 모니터링 시스템(150)으로부터 전달받고, 확정된 공정 시퀀스 순서대로 제어 명령들을 연료 공급 시스템(110)으로 출력하여 연료 공급 시스템(110)을 제어한다(단계 S130).
해당 공정 시퀀스에 따른 제어 명령들은 레플리카 연료 공급 제어 시스템(140)과 연료 공급 시스템 시뮬레이터(130)에 의해 오류가 없도록 검증되었는 바, 연료 공급 제어 시스템(120)은 휴먼 에러(human failure) 없이 연료 공급 시스템(110)을 제어할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 연료 공급 제어 방법에 따라 연료 공급 시스템 시뮬레이터의 파라미터 획득 과정을 보여주는 순서도이다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 연료 공급 제어 시스템(120)은 레플리카 연료 공급 제어 시스템(140)에 의해 얻은 공정 시퀀스에 대한 연료 공급 시스템 시뮬레이터(130)의 시뮬레이션 결과(응답)를 기반으로, 제어 명령들을 연료 공급 시스템(110)에 출력하여 연료 공급 시스템(110)을 제어한다(단계 S210).
연료 공급 시스템(110) 및 연료 공급 제어 시스템(120)의 운용 중에, 레플리카 연료 공급 제어 시스템(140)은 연료 공급 시스템 시뮬레이터(130)에 대한 가상 공정을 통해 연료 공급 시스템 시뮬레이터(130)의 파라미터 값을 획득한다(단계 S220).
레플리카 연료 공급 제어 시스템(140)에 의해 도출된 파라미터 값은 통합 제어 모니터링 시스템(150)을 통해 연료 공급 제어 시스템(120)에 전송된다(단계 S230).
연료 공급 제어 시스템(120)은 레플리카 연료 공급 제어 시스템(140) 및 연료 공급 시스템 시뮬레이터(130)에 의해 도출된 파라미터 값을 활용하여 연료 공급 공정을 가동할 수 있다. 공정 시퀀스의 제어 알고리즘에는 PID 게인, 입/출력 전달함수 등의 변수들(파라미터들)이 포함되는 경우가 있는데, 레플리카 연료 공급 제어 시스템(140) 및 연료 공급 시스템 시뮬레이터(130)에 의해 도출된 파라미터 값을 연료 공급 시스템(110)의 연료 공급 공정에 활용할 수 있다.
또한, 통합 제어 모니터링 시스템(150)은 연료 공급 제어 시스템(120)에 의해 연료 공급 시스템(110)을 운용 중에 레플리카 연료 공급 제어 시스템(140) 및 연료 공급 시스템 시뮬레이터(130)를 가동하여, 연료 공급 시스템 시뮬레이터(130)의 PID 게인 등의 파라미터를 실시간 업데이트할 수 있다. 연료 공급 제어 시스템(120)의 제어 명령 및 이에 대한 연료 공급 시스템(110)의 피드백 정보, 레플리카 연료 공급 제어 시스템(140)의 가상 제어 명령 및 이에 대한 연료 공급 시스템 시뮬레이터(130)의 시뮬레이션 응답은 통합 제어 모니터링 시스템(150)에 의해 웹 DB(Web Database)(300)에 저장될 수 있다.
도 1을 참조하면, 원격지 제어 시스템(200)은 육상 측에 제공될 수 있다. 원격지 제어 시스템(200)은 저장부(210), 입력부(220), 연료 공급 시스템 시뮬레이터(230), 레플리카 연료 공급 제어 시스템(240), 파라미터 업데이트부(250)를 포함할 수 있다.
저장부(210)는 웹 DB(300)로부터 수집되는 연료 공급 제어 시스템(120)의 제어 명령, 연료 공급 시스템(110)의 피드백 정보, 레플리카 연료 공급 제어 시스템(240)의 가상 제어 명령, 연료 공급 시스템 시뮬레이터(230)의 시뮬레이션 응답, 연료 공급 시스템(110) 및 연료 공급 시스템 시뮬레이터(230)의 파라미터, 전달함수 등을 저장한다.
입력부(220)는 원격지 제어 시스템(200)을 운용하는 전문가가 파라미터를 설정하거나, 제어 명령, 가상 제어 명령 등을 입력하기 위한 사용자 인터페이스부로 제공될 수 있다.
연료 공급 시스템 시뮬레이터(230)는 선박에 마련되는 연료 공급 시스템 시뮬레이터(130)와 마찬가지로, 연료 공급 시스템(110)과 동일한 동특성을 가지도록 모델링될 수 있다.
레플리카 연료 공급 제어 시스템(240)은 선박에 마련되는 레플리카 연료 공급 제어 시스템(140)과 마찬가지로, 연료 공급 제어 시스템(120)과 동일한 파라미터 및 제어 알고리즘을 가지고, 연료 공급 시스템 시뮬레이터(230)와 연동될 수 있다. 레플리카 연료 공급 제어 시스템(240)은 가상 제어 명령에 의해 연료 공급 시스템 시뮬레이터(230)를 시뮬레이션 제어할 수 있다. 또한, 레플리카 연료 공급 제어 시스템(240)은 연료 공급 제어 시스템(120)으로부터 연료 공급 시스템(110)으로 출력될 제어 명령과 동일한 가상 제어 명령을 연료 공급 공정 시퀀스에 따라 순차적으로 연료 공급 시스템 시뮬레이터(230)로 출력할 수 있다.
파라미터 업데이트부(250)는 연료 공급 제어 시스템(120)의 운용 중에 연료 공급 시스템 시뮬레이터(130, 230)의 파라미터를 실시간 업데이트할 수 있다. 파라미터 업데이트부(250)는 연료 공급 제어 시스템(120)의 제어 명령에 대한 피드백 정보와, 연료 공급 시스템 시뮬레이터(130, 230)의 가상 제어 명령에 대한 시뮬레이터 응답을 비교하여 연료 공급 시스템 시뮬레이터(130, 230)의 파라미터를 업데이트할 수 있다.
도 1에 도시된 실시예에서, 연료 공급 시스템 시뮬레이터(130, 230) 및 레플리카 연료 공급 제어 시스템(140, 240)은 선박 제어 시스템(100)과 원격지 제어 시스템(200)에 각각 설치되어 있으나, 선박 제어 시스템(100)과 원격지 제어 시스템(200) 중 어느 하나에만 설치될 수도 있다. 또한, 파라미터 업데이트부(250)는 원격지 제어 시스템(200)에 설치되어 있으나, 선박 제어 시스템(100)에 설치되는 것도 가능하다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 연료 공급 방법에 따라 연료 공급 시스템 시뮬레이터의 파라미터를 업데이트하는 과정을 보여주는 순서도이다.
도 1 및 도 5를 참조하면, 파라미터 업데이트부(250)는 연료 공급 시스템(110)을 대상으로 입력한 제어 명령과, 제어 명령에 대한 피드백 정보를 포함하는 데이터를 수집한다(단계 S310).
레플리카 연료 공급 제어 시스템(140, 240)은 연료 공급 제어 시스템(120)의 제어 명령과 동일한 가상 제어 명령에 의해, 연료 공급 시스템 시뮬레이터(130, 230)를 가동하여, 연료 공급 제어 시스템(120)의 연료 공급 공정 시퀀스(제어 명령들)를 연료 공급 시스템 시뮬레이터(130, 230)를 대상으로 재현한다(단계 S320).
파라미터 업데이트부(250)는 연료 공급 시스템 시뮬레이터(130, 230)의 시뮬레이션 응답과 연료 공급 제어 시스템(120)의 피드백 정보를 비교하여(단계 S330), 연료 공급 시스템 시뮬레이터(130, 230)의 모델링 전달함수 및 각종 파라미터들을 업데이트할 수 있다(단계 S340). 연료 공급 시스템 시뮬레이터(130, 230)의 시뮬레이션 응답과 연료 공급 시스템(110)의 실제 응답(피드백 정보)을 비교하여 모델링 전달함수를 업데이트하는 과정은 시뮬레이션 응답과 피드백 정보 간의 차이가 설정 오차 범위 이내가 될 때가지 반복적으로 수행됨으로써, 시뮬레이터의 정도를 높일 수 있다.
육상에서의 해석 결과, 본선(선박)의 연료 공급 시스템 시뮬레이터(130) 또는 연료 공급 시스템(110)의 업데이트가 필요한 경우, 웹 DB(300)에 업데이트 정보를 업로드할 수 있다.
선박 측의 통합 제어 모니터링 시스템(150)은 웹 DB(300)에 업데이트 사항이 있음을 체크하여, 업데이트가 있는 경우 웹 DB(300)에 접속하여 시스템을 수정할 수 있다. 선박에서는 잠시 장비 운전을 중단하고, 웹 DB(300)의 정보를 업로드하여 장비를 최신 설정으로 업데이트할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 연료 공급 시스템 시뮬레이터(130, 230)의 시뮬레이션 응답과 연료 공급 시스템(110)의 피드백 정보의 비교 결과에 따라, 연료 공급 시스템 시뮬레이터(130, 203)의 모델링 전달함수 및 각종 파라미터들을 업데이트하여, 실 제어 시스템과 가상 제어 시스템 간의 오차를 줄일 수 있다. 또한, 업데이트된 모델링 전달함수 및 파라미터들을 기반으로, 레플리카 연료 공급 제어 시스템(140, 240) 및 연료 공급 시스템 시뮬레이터(130, 230)에 의해 연료 공급 제어 시스템(120)의 공정 시퀀스(제어 명령들)를 사전 검증한 후 연료 공급 시스템(110)을 제어함으로써, 연료 공급 제어 시스템(120) 및 연료 공급 시스템(110)을 보다 정확하게 검증할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 실제 연료 공급 공정의 수정 전 가상 연료 공급 공정을 수행하여 그 결과를 얻을 수 있다.
모의 시스템(연료 공급 시스템 시뮬레이터)에 입력한 명령을 저장하여 동일한 명령을 실제 연료 공급 제어 시스템에 인가할 수 있다.
가상 공정을 통해 도출된 파라미터 값을 실제 시스템에 전송하여 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
선내 기술로 해결될 수 없는 경우 웹 DB(300)에 업로드하여 육상 기술자에게 지원을 요청할 수 있고, 육상에서는 웹 DB(300)에 연결해 본선의 상황을 재생할 수 있다.
육상 엔지니어링 결과를 바탕으로 선박 내 제어기 파라미터 또는 시뮬레이터 수정이 필요한 경우 업데이트 정보를 웹 DB(300)에 전송한다. 웹 DB 업데이트 시 선박에서는 업데이트 정보를 운전자에게 알려줄 수 있다. 선주는 장비 운전을 중단하고, 웹 DB(300)의 정보를 선박에 업로드하여 장비를 최신 설정으로 업데이트할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 방법은 컴퓨터에 의해 실행되는 애플리케이션이나 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 기록매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터 저장 매체를 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독 가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다.
전술한 방법은, 단말기에 기본적으로 설치된 애플리케이션(이는 단말기에 기본적으로 탑재된 플랫폼이나 운영체제 등에 포함된 프로그램을 포함할 수 있음)에 의해 실행될 수 있고, 사용자가 애플리케이션 스토어 서버, 애플리케이션 또는 해당 서비스와 관련된 웹 서버 등의 애플리케이션 제공 서버를 통해 마스터 단말기에 직접 설치한 애플리케이션(즉, 프로그램)에 의해 실행될 수도 있다. 이러한 의미에서, 전술한 방법은 단말기에 기본적으로 설치되거나 사용자에 의해 직접 설치된 애플리케이션(즉, 프로그램)으로 구현되고 단말기 등의 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 선박 제어 시스템 110: 연료 공급 시스템
120: 연료 공급 제어 시스템 130: 연료 공급 시스템 시뮬레이터
140: 레플리카 연료 공급 제어 시스템 150: 통합 제어 모니터링 시스템
200: 원격지 제어 시스템 210: 저장부
220: 입력부 230: 연료 공급 시스템 시뮬레이터
240: 레플리카 연료 공급 제어 시스템 250: 파라미터 업데이트부
300: 웹 DB 131: 가상 연료 탱크
132, 134: 가상 열교환기 135: 가상 열교환매체 탱크
133: 가상 펌프 136, 137, 138: 가상 장비

Claims (8)

  1. 선박의 장비에 연료를 공급하는 연료 공급 시스템;
    상기 연료 공급 시스템을 제어하는 연료 공급 제어 시스템;
    상기 연료 공급 시스템과 동일한 동특성을 가지도록 모델링되는 연료 공급 시스템 시뮬레이터;
    상기 연료 공급 제어 시스템과 동일한 파라미터 및 제어 알고리즘을 가지고, 상기 연료 공급 시스템 시뮬레이터와 연동되는 레플리카 연료 공급 제어 시스템; 및
    상기 연료 공급 제어 시스템과 상기 레플리카 연료 공급 제어 시스템 간에 데이터를 전달하는 통합 제어 모니터링 시스템을 포함하되,
    상기 통합 제어 모니터링 시스템은 상기 레플리카 연료 공급 제어 시스템에 의해 얻은 공정 시퀀스에 대한 시뮬레이션 결과를 상기 연료 공급 제어 시스템으로 전달하여 상기 연료 공급 시스템을 제어하고,
    상기 레플리카 연료 공급 제어 시스템에 의해 가상 제어 명령의 순서 및 타이밍을 상기 연료 공급 시스템 시뮬레이터를 이용해 연습 가동한 후, 상기 연료 공급 시스템 시뮬레이터의 시뮬레이션 응답에 오류가 없거나 없을 때까지 상기 가상 제어 명령을 변경하면서 반복한 후, 상기 가상 제어 명령과 동일한 제어 명령을 상기 연료 공급 제어 시스템으로 전달하여 상기 연료 공급 시스템을 제어하며,
    상기 통합 제어 모니터링 시스템은 상기 연료 공급 제어 시스템의 운용 중에 상기 연료 공급 시스템 시뮬레이터에 대한 가상 공정을 통해 도출된 상기 연료 공급 시스템 시뮬레이터의 파라미터를 실시간으로 업데이트하고, 상기 연료 공급 제어 시스템으로 전송하는, 선박 연료 공급 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연료 공급 시스템 시뮬레이터는 설정에 의해 시뮬레이션 속도 조절이 가능하고, 상기 레플리카 연료 공급 제어 시스템은 상기 연료 공급 시스템 시뮬레이터의 속도가 조절된 경우 상기 연료 공급 시스템 시뮬레이터에 대한 제어 주기를 조절하는 선박 연료 공급 제어 시스템.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 연료 공급 제어 시스템의 제어 명령에 대한 상기 연료 공급 시스템의 피드백 정보와, 상기 레플리카 연료 공급 제어 시스템의 가상 제어 명령에 대한 상기 연료 공급 시스템 시뮬레이터의 시뮬레이션 응답을 비교하여 상기 연료 공급 시스템 시뮬레이터의 상기 파라미터를 업데이트하는 파라미터 업데이트부를 더 포함하는 선박 연료 공급 제어 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 파라미터 업데이트부는,
    상기 연료 공급 시스템을 대상으로 상기 연료 공급 제어 시스템이 입력한 상기 제어 명령과 상기 제어 명령에 대한 피드백 정보를 포함하는 데이터를 수집하고,
    상기 연료 공급 제어 시스템의 상기 제어 명령과 동일한 가상 제어 명령을 상기 연료 공급 시스템 시뮬레이터를 대상으로 재현하고,
    상기 가상 제어 명령에 대한 상기 연료 공급 시스템 시뮬레이터의 시뮬레이션 응답과 상기 피드백 정보를 비교하여 상기 레플리카 연료 공급 제어 시스템의 모델링 전달함수 및 파라미터를 업데이트하는 선박 연료 공급 제어 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 연료 공급 시스템 시뮬레이터는,
    상기 연료 공급 시스템의 연료탱크에 대응되는 가상 액체가스를 저장하고, 상기 가상 액체가스의 압력을 증가시키는 내부 가상 펌프를 포함하는 가상 연료탱크;
    압력이 증가된 상기 가상 액체가스가 유입되고, 온도가 증가된 가상 열교환매체와의 열교환을 통해 상기 가상 액체가스의 온도가 증가하여 가상 기화가스가 생성되는 제1 가상 열교환기;
    상기 가상 열교환매체를 저장하는 가상 열교환매체 탱크;
    상기 가상 열교환매체의 압력을 증가시키는 가상 펌프;
    압력이 증가된 상기 가상 열교환매체가 유입되고, 고온의 스팀과의 열교환을 통해 상기 가상 열교환매체의 온도를 증가시켜 상기 제1 가상 열교환기로 공급하는 제2 가상 열교환기; 및
    상기 가상 기화가스가 공급되어 작동하는 가상 장비를 포함하는 선박 연료 공급 시스템.
  8. 연료 공급 제어 시스템에 의해 제어되는 연료 공급 시스템과 동일한 동특성을 가지도록 연료 공급 시스템 시뮬레이터를 모델링하는 단계;
    상기 연료 공급 제어 시스템과 동일한 파라미터 및 제어 알고리즘을 가지는 레플리카 연료 공급 제어 시스템을 상기 연료 공급 시스템 시뮬레이터와 연동하여 제어하는 단계;
    통합 제어 모니터링 시스템에 의해 상기 연료 공급 제어 시스템과 상기 레플리카 연료 공급 제어 시스템 간에 데이터를 전달하는 단계; 및
    상기 레플리카 연료 공급 제어 시스템에 의해 얻은 공정 시퀀스에 대한 시뮬레이션 결과를 상기 연료 공급 제어 시스템으로 전달하여 상기 연료 공급 시스템을 제어하는 단계를 포함하되,
    상기 연료 공급 시스템을 제어하는 단계는, 상기 레플리카 연료 공급 제어 시스템에 의해 가상 제어 명령의 순서 및 타이밍을 상기 연료 공급 시스템 시뮬레이터를 이용해 연습 가동하는 단계와; 상기 연료 공급 시스템 시뮬레이터의 시뮬레이션 응답에 오류가 없거나 없을 때까지 상기 가상 제어 명령을 변경하면서 반복하는 단계와; 상기 가상 제어 명령과 동일한 제어 명령을 상기 연료 공급 제어 시스템으로 전달하여 상기 연료 공급 시스템을 제어하는 단계를 포함하며,
    상기 연료 공급 시스템을 제어하는 단계에서 상기 통합 제어 모니터링 시스템은 상기 연료 공급 제어 시스템의 운용 중에 상기 연료 공급 시스템 시뮬레이터에 대한 가상 공정을 통해 도출된 상기 연료 공급 시스템 시뮬레이터의 파라미터를 실시간으로 업데이트하고, 상기 연료 공급 제어 시스템으로 전송하는, 선박 연료 공급 제어 방법.
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