KR102474220B1 - 선박 재기화 제어 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
선박 재기화 제어 시스템 및 방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 선박 재기화 제어 시스템은 액화가스를 재기화시키는 재기화 시스템; 상기 재기화 시스템을 제어하는 재기화 제어 시스템; 상기 재기화 시스템과 동일한 동특성을 가지도록 모델링되는 가상 재기화 시스템; 상기 재기화 제어 시스템과 동일한 파라미터 및 제어 알고리즘을 가지고, 상기 가상 재기화 시스템과 연동되는 레플리카 재기화 제어 시스템; 및 상기 재기화 제어 시스템 및 상기 레플리카 재기화 제어 시스템 간에 데이터를 전달하는 통합 제어 모니터링 시스템을 포함한다. 상기 통합 제어 모니터링 시스템은 상기 레플리카 재기화 제어 시스템에 의해 얻은 공정 시퀀스에 대한 시뮬레이션 결과를 상기 재기화 제어 시스템으로 전달하여 상기 재기화 시스템을 제어한다.
Description
본 발명은 선박 재기화 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 재기화 시스템을 효율적으로 제어할 수 있는 선박 재기화 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, 다양화됨에 따라 제어기에 대한 검증 요구가 증대되고 있고, 선박을 고객에게 인도하기 전 모든 상황에 대한 실 테스트를 구현하기도 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.
본 발명은 선박의 재기화 제어 시스템에 의해 재기화 시스템을 제어하는 중에 레플리카 재기화 제어 시스템에 의해 공정 시퀀스에 따라 가상 재기화 시스템을 연습 가동하여 공정 시퀀스를 사전 검증한 후, 검증 결과에 따라 재기화 제어 시스템의 제어 명령을 결정하여 재기화 시스템을 제어함으로써, 재기화 시스템을 실시간으로 효율적, 안정적으로 제어할 수 있는 선박 재기화 제어 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 레플리카 재기화 제어 시스템의 연습 가동에 따라 획득한 가상 재기화 시스템의 파라미터를 재기화 제어 시스템으로 전달하여 재기화 제어 시스템의 운용에 활용할 수 있고, 재기화 제어 시스템 및 레플리카 재기화 제어 시스템에 의한 재기화 시스템 및 가상 재기화 시스템의 응답을 비교하여 가상 재기화 시스템의 파라미터를 업데이트하여 후속 공정 시퀀스의 검증을 정확하게 수행할 수 있는 선박 재기화 제어 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 선박 재기화 제어 시스템은 액화가스를 재기화시키는 재기화 시스템; 상기 재기화 시스템을 제어하는 재기화 제어 시스템; 상기 재기화 시스템과 동일한 동특성을 가지도록 모델링되는 가상 재기화 시스템; 상기 재기화 제어 시스템과 동일한 파라미터 및 제어 알고리즘을 가지고, 상기 가상 재기화 시스템과 연동되는 레플리카 재기화 제어 시스템; 및 상기 재기화 제어 시스템 및 상기 레플리카 제어 시스템 간에 데이터를 전달하는 통합 제어 모니터링 시스템을 포함한다. 상기 통합 제어 모니터링 시스템은 상기 레플리카 재기화 제어 시스템에 의해 얻은 공정 시퀀스에 대한 시뮬레이션 결과를 상기 재기화 제어 시스템으로 전달하여 상기 재기화 시스템을 제어한다.
상기 가상 재기화 시스템은 설정에 의해 시뮬레이션 속도 조절이 가능하고, 상기 레플리카 재기화 제어 시스템은 상기 가상 재기화 시스템의 속도가 조절된 경우, 상기 가상 재기화 시스템에 대한 제어 주기를 조절할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 선박 재기화 제어 시스템은 상기 레플리카 재기화 제어 시스템에 의해 가상 제어 명령의 순서 및 타이밍을 가상 재기화 시스템을 이용해 연습 가동한 후, 상기 가상 재기화 시스템의 시뮬레이션 응답에 오류가 없는 경우, 상기 가상 제어 명령과 동일한 제어 명령을 상기 재기화 제어 시스템으로 전달하여 상기 재기화 시스템을 제어할 수 있다.
상기 통합 제어 모니터링 시스템은 상기 재기화 제어 시스템의 운용 중에 상기 가상 재기화 시스템에 대한 가상 공정을 통해 도출된 상기 가상 재기화 시스템의 파라미터 값을 실시간으로 업데이트하고, 상기 재기화 제어 시스템으로 전송할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 선박 재기화 제어 시스템은 상기 재기화 제어 시스템의 제어 명령에 대한 피드백 정보와, 상기 레플리카 재기화 제어 시스템의 상기 제어 명령과 동일한 가상 제어 명령에 대한 상기 가상 재기화 시스템의 시뮬레이터 응답을 비교하여 상기 가상 재기화 시스템의 파라미터를 업데이트하는 가상 재기화 파라미터 업데이트부를 더 포함할 수 있다.
상기 가상 재기화 파라미터 업데이트부는, 상기 재기화 시스템을 대상으로 상기 재기화 제어 시스템이 입력한 상기 제어 명령과 상기 제어 명령에 대한 피드백 정보를 포함하는 데이터를 수집하고; 상기 재기화 제어 시스템의 상기 제어 명령과 동일한 가상 제어 명령을 상기 가상 재기화 시스템을 대상으로 재현하고; 상기 가상 제어 명령에 대한 상기 가상 재기화 시스템의 시뮬레이터 응답과 상기 재기화 제어 시스템의 상기 피드백 정보를 비교하여 상기 레플리카 재기화 제어 시스템의 모델링 전달함수 및 파라미터를 업데이트할 수 있다.
상기 가상 재기화 시스템은, 상기 재기화 시스템의 액화가스 저장탱크와 같은 가상 증발가스를 발생하고, 내부 압력과 온도가 시뮬레이션되는 가상 탱크; 상기 가상 탱크의 상기 가상 증발가스의 압력을 증가시키는 가상 컴프레서; 상기 가상 탱크에서 가상 액화가스와 상기 가상 증발가스를 혼합하여 가상 액화가스로 변환시키는 가상 응축기; 상기 가상 응축기에서 출력된 가상 액화가스의 압력을 증가시키는 가상 고압펌프; 및 상기 가상 고압펌프의 출력으로 압력이 증가된 가상 액화가스의 온도를 증가시키는 가상 열교환기를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 재기화 시스템에 의해 액화가스를 재기화시키는 단계; 재기화 제어 시스템에 의해 상기 재기화 시스템을 제어하는 단계; 상기 재기화 시스템과 동일한 동특성을 가지도록 가상 재기화 시스템을 모델링하는 단계; 상기 재기화 제어 시스템과 동일한 파라미터 및 제어 알고리즘을 가지는 레플리카 재기화 제어 시스템을 상기 가상 재기화 시스템과 연동하여 제어하는 단계; 통합 제어 모니터링 시스템에 의해 상기 재기화 제어 시스템 및 상기 레플리카 제어 시스템 간에 데이터를 전달하는 단계; 및 상기 레플리카 재기화 제어 시스템에 의해 얻은 공정 시퀀스에 대한 시뮬레이션 결과를 상기 통합 제어 모니터링 시스템에 의해, 상기 재기화 제어 시스템으로 전달하여 상기 재기화 시스템을 제어하는 단계를 포함하는 선박 재기화 제어 방법이 제공된다.
본 발명의 실시예에 따른 선박 재기화 제어 방법은 상기 레플리카 재기화 제어 시스템에 의해 가상 제어 명령의 순서 및 타이밍을 가상 재기화 시스템을 이용해 연습 가동하는 단계; 상기 가상 재기화 시스템의 시뮬레이션 응답에 오류가 없는 경우, 상기 가상 제어 명령과 동일한 제어 명령을 상기 재기화 제어 시스템으로 전달하여 상기 재기화 시스템을 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 선박 재기화 제어 방법은 상기 재기화 제어 시스템의 운용 중에 상기 가상 재기화 시스템에 대한 가상 공정을 통해 도출된 상기 가상 재기화 시스템의 파라미터 값을 실시간으로 업데이트하고, 상기 재기화 제어 시스템으로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 선박 재기화 제어 방법은 가상 재기화 파라미터 업데이트부에 의해, 상기 재기화 제어 시스템의 제어 명령에 대한 피드백 정보와, 상기 레플리카 재기화 제어 시스템의 상기 제어 명령과 동일한 가상 제어 명령에 대한 상기 가상 재기화 시스템의 시뮬레이터 응답을 비교하여 상기 가상 재기화 시스템의 파라미터를 업데이트하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 가상 재기화 시스템의 파라미터를 업데이트하는 단계는, 상기 재기화 시스템을 대상으로 상기 재기화 제어 시스템이 입력한 상기 제어 명령과 상기 제어 명령에 대한 피드백 정보를 포함하는 데이터를 수집하는 단계; 상기 재기화 제어 시스템의 상기 제어 명령과 동일한 가상 제어 명령을 상기 가상 재기화 시스템을 대상으로 재현하는 단계; 및 상기 가상 제어 명령에 대한 상기 가상 재기화 시스템의 시뮬레이터 응답과 상기 재기화 제어 시스템의 상기 피드백 정보를 비교하여 상기 레플리카 재기화 제어 시스템의 모델링 전달함수 및 파라미터를 업데이트하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 선박 재기화 제어 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체가 제공된다
본 발명의 실시예에 의하면, 선박의 재기화 제어 시스템에 의해 재기화 시스템을 제어하는 중에 레플리카 재기화 제어 시스템에 의해 공정 시퀀스에 따라 가상 재기화 시스템을 연습 가동하여 공정 시퀀스를 사전 검증한 후, 검증 결과에 따라 재기화 제어 시스템의 제어 명령을 결정하여 재기화 시스템을 제어함으로써, 재기화 시스템을 실시간으로 효율적, 안정적으로 제어할 수 있는 선박 재기화 제어 시스템 및 방법이 제공된다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 레플리카 재기화 제어 시스템의 연습 가동에 따라 획득한 가상 재기화 시스템의 파라미터를 재기화 제어 시스템으로 전달하여 재기화 제어 시스템의 운용에 활용할 수 있고, 재기화 제어 시스템 및 레플리카 재기화 제어 시스템에 의한 재기화 시스템 및 가상 재기화 시스템의 응답을 비교하여 가상 재기화 시스템의 파라미터를 업데이트하여 후속 공정 시퀀스의 검증을 정확하게 수행할 수 있다.
본 발명의 효과는 상술한 효과들로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선박 재기화 제어 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 선박 재기화 제어 시스템을 구성하는 가상 재기화 시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 선박 재기화 제어 방법의 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 선박 재기화 제어 방법에 따라 가상 재기화 시스템의 파라미터 획득 과정을 보여주는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 선박 재기화 제어 방법에 따라 가상 재기화 시스템의 파라미터를 업데이트하는 과정을 보여주는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 선박 재기화 제어 시스템을 구성하는 가상 재기화 시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 선박 재기화 제어 방법의 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 선박 재기화 제어 방법에 따라 가상 재기화 시스템의 파라미터 획득 과정을 보여주는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 선박 재기화 제어 방법에 따라 가상 재기화 시스템의 파라미터를 업데이트하는 과정을 보여주는 흐름도이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선박 재기화 제어 시스템의 구성도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 선박 재기화 제어 시스템은 선박 제어 시스템(100)과, 원격지 제어 시스템(200)을 포함할 수 있다. 선박 제어 시스템(100)은 재기화 시스템(110)의 제어를 위하여 선박에 마련될 수 있다. 선박은 예를 들어, 액화천연가스 캐리어(Liquefied Natural Gas Carrier)와 같은 액화가스 운반석, 부유식 가스 저장 재기화 설비(FSRU; Floating Storage Regasfication Unit)와 같은 해양 구조물 등으로 제공될 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
선박 제어 시스템(100)은 재기화(re-gasification) 시스템(110), 재기화 제어 시스템(120), 가상 재기화 시스템(virtual re-gasification system)(130), 레플리카(replica) 재기화 제어 시스템(140) 및 통합 제어 모니터링 시스템(150)을 포함할 수 있다.
재기화 시스템(110)은 액화천연가스(LNG; Liquefied Natural Gas), 액화석유가스(LPG; Liquefied Petroleum Gas) 등의 액화가스를 재기화시키는 시스템일 수 있다. 재기화 시스템(110)은 액화가스 저장탱크, 액화가스 이송관, 펌프, 기화기(열교환기), 가스 이송관, 밸브 등으로 이루어져, 액화가스를 기화시켜 수요처(선박 내의 설비 또는 육상측의 수요처)로 연료가스를 공급하는 시스템일 수 있다.
재기화 제어 시스템(120)은 재기화 시스템(110)을 제어하는 시스템이다. 재기화 제어 시스템(120)은 재기화 공정 시퀀스에 따라 순차적으로 제어 명령을 재기화 시스템(110)에 입력하여 재기화 시스템(110)을 제어할 수 있다. 제어 명령은 예를 들면, 컴프레서, 열교환기, 펌프, 유량 제어 밸브 등을 제어하기 위한 제어 신호, 액화가스 기화를 위한 열교환 매체의 온도 조절을 위한 제어 신호 등의 다양한 명령들을 포함할 수 있다.
가상 재기화 시스템(130)은 재기화 시스템(110)과 동일한 동특성(dynamic characteristics)을 가지도록 모델링될 수 있다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 선박 재기화 제어 시스템을 구성하는 가상 재기화 시스템의 구성도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 가상 재기화 시스템(130)은 가상 탱크(131), 가상 컴프레서(132), 가상 응축기(133), 가상 고압 펌프(134), 가상 열교환기(135 ~ 138)를 포함할 수 있다.
가상 탱크(131)는 재기화 시스템(110)의 액화가스 저장탱크와 같은 양의 가상 액화가스를 저장하고, 재기화 시스템(110)의 액화가스 저장탱크와 같은 양의 가상 증발가스(BOG; Boil off Gas)를 발생하도록 시뮬레이션된다. 가상 탱크(131)의 내부 압력과 온도, 가상 컴프레서(132)로 유입되는 가상 증발가스 유량, 가상 응축기(133)로 유입되는 액화가스 유량은 레플리카 재기화 제어 시스템(140)에 의해 시뮬레이션된다.
가상 컴프레서(132)는 가상 탱크(131)로부터 유입된 가상 증발가스의 압력을 증가시켜 가상 응축기(133)로 출력한다. 가상 응축기(133)는 가상 컴프레서(132)에 의해 가압되어 출력된 가상 증발가스를 가상 탱크(131)로부터 공급된 가상 액화가스와 혼합하여 가상 액화가스로 응축시킨다. 가상 고압 펌프(134)는 가상 응축기(133)에서 출력된 가상 액화가스의 압력을 증가시켜 가상 열교환기(135 ~ 138)로 전달한다.
가상 열교환기(135 ~ 138)는 가상 고압 펌프(134)의 출력으로 압력이 증가된 가상 액화가스의 온도를 증가시켜 가상 액화가스를 기화시킨다. 가상 해수 열교환 장치는 가상 해수와 직접 열교환을 하거나 글리콜 워터(glycol water) 등을 이용한 간접식 열교환에 의해 열매체의 온도를 조절할 수 있다. 제1 가상 열교환기(135)는 가상 액화가스를 기화시키는 기화기이고, 제2 가상 열교환기(136)는 제1 가상 열교환기(135)에 의해 기화된 가상 가스를 수요처에서 요구하는 온도로 가열하는 가열기이고, 제3 가상 열교환기(137)는 해수와의 열교환에 의해 열매체를 승온시킨 후 제1 가상 열교환기(135)로 출력하는 열매체 가열기이다. 도면부호 138은 열매체(예를 들어, 글리콜)를 저장, 공급하는 가상 열매체 탱크이다. 가상 액화가스의 기화를 위한 열매체로는 가상 해수가 사용될 수 있다. 가상 열교환기(135 ~ 138)에 의해 기화된 가상 가스는 육상 등의 가상 가스 수요처로 전달될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 레플리카 재기화 제어 시스템(140)은 재기화 제어 시스템(120)과 동일한 파라미터 및 제어 알고리즘을 가지고, 가상 재기화 시스템(130)과 연동된다. 레플리카 재기화 제어 시스템(140)은 가상 제어 명령에 의해 가상 재기화 시스템(130)을 시뮬레이션 제어한다. 레플리카 재기화 제어 시스템(140)은 재기화 제어 시스템(120)으로부터 재기화 시스템(110)으로 출력될 제어 명령과 동일한 가상 제어 명령을 재기화 공정 시퀀스에 따라 순차적으로 가상 재기화 시스템(130)으로 출력될 수 있다.
레플리카 재기화 제어 시스템(140)은 재기화 제어 시스템(120)으로부터 재기화 시스템(110)으로 제어 명령이 출력되기 이전에, 재기화 제어 시스템(120)이 출력할 제어 명령과 동일한 가상 제어 명령을 가상 재기화 시스템(130)으로 출력하여 가상 재기화 시스템(130)을 연습 가동함으로써, 공정 시퀀스에 따른 제어 명령의 적정성을 검증한다.
통합 제어 모니터링 시스템(150)은 재기화 제어 시스템(120) 및 레플리카 재기화 제어 시스템(140) 간에 데이터를 전달하고, 재기화 제어 시스템(120) 및 레플리카 재기화 제어 시스템(140)의 운용을 제어한다. 통합 제어 모니터링 시스템(150)은 레플리카 재기화 제어 시스템(140)과 가상 재기화 시스템(130)에 의해, 재기화 제어 시스템(120)의 제어 명령을 결정할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 선박 재기화 제어 방법의 흐름도이다. 도 1및 도 3을 참조하면, 레플리카 재기화 제어 시스템(140)에 의해 제어 명령의 순서 및 타이밍(공정 시퀀스)을 가상 재기화 시스템(130)을 이용해 연습 가동한다(S110). 이를 위해, 통합 제어 모니터링 시스템(150)은 재기화 제어 시스템(120)에서 재기화 시스템(110)으로 출력될 공정 시퀀스의 제어 명령을 레플리카 재기화 제어 시스템(140)으로 전달한다.
레플리카 재기화 제어 시스템(140)은 통합 제어 모니터링 시스템(150)으로부터 전달받은 재기화 제어 시스템(120)의 제어 명령과 동일한 가상 제어 명령들을 공정 시퀀스 순서대로 가상 재기화 시스템(130)으로 출력한다. 통합 제어 모니터링 시스템(150) 또는 레플리카 재기화 제어 시스템(140)은 레플리카 재기화 제어 시스템(140)의 가상 제어 명령들에 따른 가상 재기화 시스템(130)의 시뮬레이션 응답에 오류가 있는지 판단하고, 가상 재기화 시스템(130)의 시뮬레이션 응답에 오류가 없는 경우, 레플리카 재기화 제어 시스템(140)의 가상 제어 명령과 동일한 제어 명령을 재기화 제어 시스템(120)으로 전달한다(S120).
만약, 가상 재기화 시스템(130)의 시뮬레이션 응답에 오류가 있는 경우, 통합 제어 모니터링 시스템(150) 또는 레플리카 재기화 제어 시스템(140)은 가상 재기화 시스템(130)의 시뮬레이션 응답에 오류가 발생하지 않을 때까지 공정 시퀀스의 가상 제어 명령들을 변경시킨다. 가상 재기화 시스템(130)의 시뮬레이션 응답에 오류가 발생하지 않도록 가상 제어 명령들이 변경되면, 통합 제어 모니터링 시스템(150)은 변경된 가상 제어 명령들을 레플리카 재기화 제어 시스템(140)으로부터 전달받은 후, 레플리카 재기화 제어 시스템(140)의 가상 제어 명령들과 동일한 제어 명령들을 재기화 제어 시스템(120)으로 전달한다.
가상 재기화 시스템(130)은 설정 또는 사용자 입력 등에 의해 시뮬레이션 속도 조절이 가능하게 설계될 수 있다. 레플리카 재기화 제어 시스템(140)은 가상 재기화 시스템(130)의 시뮬레이션 속도가 조절된 경우, 가상 재기화 시스템(130)에 대한 제어 주기를 조절하여, 조절된 제어 주기에 따라 가상 제어 명령들을 가상 재기화 시스템(130)에 출력하여 가상 재기화 시스템(130)을 연습 가동한다. 재기화 제어 시스템(120)은 가상 재기화 시스템(130)의 연습 가동 후 결정되는 제어 명령들을 통합 제어 모니터링 시스템(150)으로부터 전달받고, 확정된 공정 시퀀스 순서대로 제어 명령들을 재기화 시스템(110)으로 출력하여 재기화 시스템(110)을 제어한다(S130).
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 선박 재기화 제어 방법에 따라 가상 재기화 시스템의 파라미터 획득 과정을 보여주는 흐름도이다. 도 1 및 도 4를 참조하면, 재기화 제어 시스템(120)은 레플리카 재기화 제어 시스템(140)에 의해 얻은 공정 시퀀스에 대한 가상 재기화 시스템(130)의 시뮬레이션 결과(응답)를 기반으로, 제어 명령들을 재기화 시스템(110)에 출력하여 재기화 시스템(110)을 제어한다(S210).
재기화 시스템(110) 및 재기화 제어 시스템(120)의 운용 중에, 레플리카 재기화 제어 시스템(130)은 가상 재기화 시스템(130)에 대한 가상 공정을 통해 가상 재기화 시스템(130)의 파라미터 값을 획득한다(S220). 레플리카 재기화 제어 시스템(140)에 의해 도출된 파라미터 값은 통합 제어 모니터링 시스템(150)을 통해 재기화 제어 시스템(120)에 전송된다(S230). 재기화 제어 시스템(120)은 레플리카 재기화 제어 시스템(140) 및 가상 재기화 시스템(130)에 의해 도출된 파라미터 값을 활용하여 재기화 공정을 가동할 수 있다. 즉, 공정 시퀀스의 제어 알고리즘에는 PID 게인, 입/출력 전달함수 등의 변수들(파라미터들)이 포함되는 경우가 있는데, 레플리카 재기화 제어 시스템(140) 및 가상 재기화 시스템(130)에 의해 도출된 파라미터 값을 재기화 시스템(110)의 재기화 공정에 활용할 수 있다.
또한, 통합 제어 모니터링 시스템(150)은 재기화 제어 시스템(120)에 의해 재기화 시스템(110) 운용 중에, 레플리카 재기화 제어 시스템(140) 및 가상 재기화 시스템(130)을 가동하여, 가상 재기화 시스템(130)의 PID 게인 등의 파라미터를 실시간 업데이트할 수 있다. 재기화 제어 시스템(120)의 제어 명령 및 이에 대한 재기화 시스템(110)의 피드백 정보, 레플리카 재기화 제어 시스템(140)의 가상 제어 명령 및 이에 대한 가상 재기화 시스템(130)의 시뮬레이션 응답은 통합 제어 모니터링 시스템(150)에 의해 웹 DB(Web Database)(300)에 저장될 수 있다.
원격지 제어 시스템(200)은 육상 측에 제공될 수 있다. 원격지 제어 시스템(200)은 저장부(210), 입력부(220), 가상 재기화 시스템(230), 레플리카 재기화 제어 시스템(240), 가상 재기화 파라미터 업데이트부(250)를 포함할 수 있다. 저장부(210)는 웹 DB(300)로부터 수집되는 재기화 제어 시스템(120)의 제어 명령, 재기화 시스템(110)의 피드백 정보, 레플리카 재기화 제어 시스템(140)의 가상 제어 명령, 가상 재기화 시스템(130)의 시뮬레이션 응답, 재기화 시스템(110) 및 가상 재기화 시스템(130)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.
가상 재기화 시스템(230)은 선박에 마련되는 가상 재기화 시스템(130)과 마찬가지로, 재기화 시스템(110)과 동일한 동특성(dynamic characteristics)을 가지도록 모델링될 수 있다. 레플리카 재기화 제어 시스템(240)은 선박에 마련되는 레플리카 재기화 제어 시스템(140)과 마찬가지로, 재기화 제어 시스템(120)과 동일한 파라미터 및 제어 알고리즘을 가지고, 가상 재기화 시스템(230)과 연동될 수 있다. 레플리카 재기화 제어 시스템(240)은 가상 제어 명령에 의해 가상 재기화 시스템(230)을 시뮬레이션 제어할 수 있다. 또한, 레플리카 재기화 제어 시스템(240)은 재기화 제어 시스템(120)으로부터 재기화 시스템(110)으로 출력될 제어 명령과 동일한 가상 제어 명령을 재기화 공정 시퀀스에 따라 순차적으로 가상 재기화 시스템(230)으로 출력할 수 있다.
가상 재기화 파라미터 업데이트부(250)는 재기화 제어 시스템(110)의 운용 중에 가상 재기화 시스템(130, 230)의 파라미터를 실시간 업데이트할 수 있다. 가상 재기화 파라미터 업데이트부(250)는 재기화 제어 시스템(110)의 제어 명령에 대한 피드백 정보와, 가상 재기화 시스템(130, 230)의 가상 제어 명령에 대한 시뮬레이터 응답을 비교하여 가상 재기화 시스템(130, 230)의 파라미터를 업데이트할 수 있다.
도 1에 도시된 실시예에서, 가상 재기화 시스템(130, 230) 및 레플리카 재기화 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) 중의 어느 하나에만 설치될 수도 있다. 또한, 가상 재기화 파라미터 업데이트부(250)는 원격지 제어 시스템(200)에 설치되어 있으나, 선박 제어 시스템(100)에 설치되는 것도 가능하다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 선박 재기화 제어 방법에 따라 가상 재기화 시스템의 파라미터를 업데이트하는 과정을 보여주는 흐름도이다. 도 1 및 도 5를 참조하면, 가상 재기화 파라미터 업데이트부(250)는 재기화 시스템(110)을 대상으로 입력한 제어 명령과 제어 명령에 대한 피드백 정보를 포함하는 데이터를 수집한다(S310). 레플리카 재기화 제어 시스템(140, 240)은 재기화 제어 시스템(120)의 제어 명령과 동일한 가상 제어 명령에 의해, 가상 재기화 시스템(130, 230)을 가동하여, 재기화 제어 시스템(120)의 재기화 공정 시퀀스(제어 명령들)를 가상 재기화 시스템(130, 230)을 대상으로 재현한다(S320).
가상 재기화 파라미터 업데이트부(250)는 가상 재기화 시스템(130, 230)의 시뮬레이터 응답과 재기화 제어 시스템(110)의 피드백 정보를 비교하여, 가상 재기화 시스템(130, 230)의 모델링 전달함수 및 각종 파라미터들을 업데이트할 수 있다(S330, S340). 가상 재기화 시스템(130, 230)의 시뮬레이터의 응답과 재기화 시스템(110)의 실제 응답(피드백 정보)을 비교하여 모델링 전달함수를 업데이트하는 과정은 시뮬레이터 응답과 피드백 정보 간의 차이가 설정 오차 범위 이내가 될 때까지 반복적으로 수행됨으로써, 시뮬레이터의 정도를 높일 수 있다.
육상에서의 해석 결과, 본선(선박)의 가상 재기화 시스템(130) 또는 재기화 시스템(110)의 업데이트가 필요한 경우, 웹 DB(300)에 업데이트 정보를 업로드할 수 있다. 선박측의 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 업로드 하여 장비를 최신 설정으로 업데이트할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 가상 재기화 시스템(130, 230)의 시뮬레이터 응답과 재기화 제어 시스템(110)의 피드백 정보의 비교 결과에 따라, 가상 재기화 시스템(130, 230)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 재기화 제어 시스템(140, 240) 및 가상 재기화 시스템(130, 230)에 의해 재기화 제어 시스템(120)의 공정 시퀀스(제어 명령들)를 사전 검증한 후 재기화 시스템(110)을 제어함으로써, 재기화 제어 시스템(120) 및 재기화 시스템(110)을 보다 정확하게 검증할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 방법은 예를 들어 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 SRAM(Static RAM), DRAM(Dynamic RAM), SDRAM(Synchronous DRAM) 등과 같은 휘발성 메모리, ROM(Read Only Memory), PROM(Programmable ROM), EPROM(Electrically Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable and Programmable ROM), 플래시 메모리 장치, PRAM(Phase-change RAM), MRAM(Magnetic RAM), RRAM(Resistive RAM), FRAM(Ferroelectric RAM)과 같은 불휘발성 메모리, 플로피 디스크, 하드 디스크 또는 광학적 판독 매체 예를 들어 시디롬, 디브이디 등과 같은 형태의 저장매체일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
이상의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시예들도 본 발명의 범위에 속하는 것임을 이해하여야 한다. 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.
100: 선박 제어 시스템 110: 재기화 시스템
120: 재기화 제어 시스템 130: 가상 재기화 시스템
131: 가상 탱크 132: 가상 컴프레서
133: 가상 응축기 134: 가상 고압 펌프
135 ~ 138: 가상 열교환기 140: 레플리카 재기화 제어 시스템
150: 통합 제어 모니터링 시스템 200: 원격지 제어 시스템
210: 저장부 220: 입력부
230: 가상 재기화 시스템 240: 레플리카 재기화 제어 시스템
250: 가상 재기화 파라미터 업데이트부 300: 웹 DB
120: 재기화 제어 시스템 130: 가상 재기화 시스템
131: 가상 탱크 132: 가상 컴프레서
133: 가상 응축기 134: 가상 고압 펌프
135 ~ 138: 가상 열교환기 140: 레플리카 재기화 제어 시스템
150: 통합 제어 모니터링 시스템 200: 원격지 제어 시스템
210: 저장부 220: 입력부
230: 가상 재기화 시스템 240: 레플리카 재기화 제어 시스템
250: 가상 재기화 파라미터 업데이트부 300: 웹 DB
Claims (8)
- 액화가스를 재기화시키는 재기화 시스템;
상기 재기화 시스템을 제어하는 재기화 제어 시스템;
상기 재기화 시스템과 동일한 동특성을 가지도록 모델링되는 가상 재기화 시스템;
상기 재기화 제어 시스템과 동일한 파라미터 및 제어 알고리즘을 가지고, 상기 가상 재기화 시스템과 연동되는 레플리카 재기화 제어 시스템; 및
상기 재기화 제어 시스템 및 상기 레플리카 재기화 제어 시스템 간에 데이터를 전달하는 통합 제어 모니터링 시스템을 포함하고,
상기 통합 제어 모니터링 시스템은 상기 레플리카 재기화 제어 시스템에 의해 얻은 공정 시퀀스에 대한 시뮬레이션 결과를 상기 재기화 제어 시스템으로 전달하여 상기 재기화 시스템을 제어하되;
상기 통합 제어 모니터링 시스템은
상기 레플리카 재기화 제어 시스템에 의해 가상 제어 명령의 순서 및 타이밍을 가상 재기화 시스템을 이용해 연습 가동한 후, 상기 가상 재기화 시스템의 시뮬레이션 응답에 오류가 없는 경우, 상기 가상 제어 명령과 동일한 제어 명령을 상기 재기화 제어 시스템으로 전달하여 상기 재기화 시스템을 제어하는 선박 재기화 제어 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 가상 재기화 시스템은 설정에 의해 시뮬레이션 속도 조절이 가능하고, 상기 레플리카 재기화 제어 시스템은 상기 가상 재기화 시스템의 속도가 조절된 경우, 상기 가상 재기화 시스템에 대한 제어 주기를 조절하는 선박 재기화 제어 시스템. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 통합 제어 모니터링 시스템은 상기 재기화 제어 시스템의 운용 중에 상기 가상 재기화 시스템에 대한 가상 공정을 통해 도출된 상기 가상 재기화 시스템의 파라미터 값을 실시간으로 업데이트하고, 상기 재기화 제어 시스템으로 전송하는 선박 재기화 제어 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 재기화 제어 시스템의 제어 명령에 대한 피드백 정보와, 상기 레플리카 재기화 제어 시스템의 상기 제어 명령과 동일한 가상 제어 명령에 대한 상기 가상 재기화 시스템의 시뮬레이터 응답을 비교하여 상기 가상 재기화 시스템의 파라미터를 업데이트하는 가상 재기화 파라미터 업데이트부를 더 포함하는 선박 재기화 제어 시스템. - 제5항에 있어서,
상기 가상 재기화 파라미터 업데이트부는,
상기 재기화 시스템을 대상으로 상기 재기화 제어 시스템이 입력한 상기 제어 명령과 상기 제어 명령에 대한 피드백 정보를 포함하는 데이터를 수집하고;
상기 재기화 제어 시스템의 상기 제어 명령과 동일한 가상 제어 명령을 상기 가상 재기화 시스템을 대상으로 재현하고;
상기 가상 제어 명령에 대한 상기 가상 재기화 시스템의 시뮬레이터 응답과 상기 재기화 제어 시스템의 상기 피드백 정보를 비교하여 상기 레플리카 재기화 제어 시스템의 모델링 전달함수 및 파라미터를 업데이트하는 선박 재기화 제어 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 가상 재기화 시스템은,
상기 재기화 시스템의 액화가스 저장탱크와 같은 가상 증발가스를 발생하고, 내부 압력과 온도가 시뮬레이션되는 가상 탱크;
상기 가상 탱크의 상기 가상 증발가스의 압력을 증가시키는 가상 컴프레서;
상기 가상 탱크에서 가상 액화가스와 상기 가상 증발가스를 혼합하여 가상 액화가스로 변환시키는 가상 응축기;
상기 가상 응축기에서 출력된 가상 액화가스의 압력을 증가시키는 가상 고압펌프; 및
상기 가상 고압펌프의 출력으로 압력이 증가된 가상 액화가스의 온도를 증가시키는 가상 열교환기를 포함하는 선박 재기화 제어 시스템. - 재기화 시스템에 의해 액화가스를 재기화시키는 단계;
재기화 제어 시스템에 의해 상기 재기화 시스템을 제어하는 단계;
상기 재기화 시스템과 동일한 동특성을 가지도록 가상 재기화 시스템을 모델링하는 단계;
상기 재기화 제어 시스템과 동일한 파라미터 및 제어 알고리즘을 가지는 레플리카 재기화 제어 시스템을 상기 가상 재기화 시스템과 연동하여 제어하는 단계;
통합 제어 모니터링 시스템에 의해 상기 재기화 제어 시스템 및 상기 레플리카 재기화 제어 시스템 간에 데이터를 전달하는 단계; 및
상기 레플리카 재기화 제어 시스템에 의해 얻은 공정 시퀀스에 대한 시뮬레이션 결과를 상기 통합 제어 모니터링 시스템에 의해, 상기 재기화 제어 시스템으로 전달하여 상기 재기화 시스템을 제어하는 단계를 포함하되;
상기 통합 제어 모니터링 시스템은
상기 레플리카 재기화 제어 시스템에 의해 가상 제어 명령의 순서 및 타이밍을 가상 재기화 시스템을 이용해 연습 가동한 후, 상기 가상 재기화 시스템의 시뮬레이션 응답에 오류가 없는 경우, 상기 가상 제어 명령과 동일한 제어 명령을 상기 재기화 제어 시스템으로 전달하여 상기 재기화 시스템을 제어하는 선박 재기화 제어 방법.
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