KR102587617B1 - 선박의 모터 부하를 모니터링하는 시스템 및 방법 - Google Patents

선박의 모터 부하를 모니터링하는 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

실시예들은, 데이터 수집기에 의해, 하나 이상의 배전반 내 판넬의 실제 배전량을 획득하고; 제어 시스템에 의해, 상기 예측 모델을 사용하여 운항 시간에 따른 판넬의 예측 배전량을 산출하며; 그리고 대상 선박의 판넬의 예측 배전량에 기초하여 대상 선박 내 모터 부하의 전력 소모 상태를 모니터링하는 시스템 및 방법에 관련된다.

Description

선박의 모터 부하를 모니터링하는 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR MONITORING MOTOR ROAD OF SHIP}
본 출원의 실시예들은 선박의 모터 부하를 모니터링하는 기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 샘플 선박의 전력 데이터를 사용하여 학습된 예측 모델에 기반해 선박의 모터 부하의 전력 소모 상태를 모니터링하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
선박은 전력을 소모하는 수많은 부하를 가진다. 선박에서 대략 80% 이상의 부하는 펌프, 팬, 컴프레서 등과 같은 모터 부하로 이루어진다.
종래의 선박은 부하에 전력을 공급해 주는 것만 고려하고 선박 내 각 부하들의 전력 소모를 모니터링 할 수 있는 시스템 부재한 것이 일반적이다. 전력 소모를 모니터링 할 수 있는 시스템은 부는 불필요한 전력이 소모 되고 있는지 정확하게 파악하기 어렵고 전력계통 설계에 있어 과도한 설계 마진을 야기시키는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서 부하가 실제로 소모하는 전력을 모니터링하는 시스템을 구현하려는 몇몇 방안을 고려해볼 수 있다: a) 선박 내 모든 모터 부하들에 전류/전압 센서를 부착해 각 부하의 전력 소모량을 확인하는 방안, b) 일부 대형 부하들에 한해서만 전력 데이터를 수집하는 방안. 그러나, 이들 방안은 여러 가지 한계점이 있다.
방안 a)는, 건조 과정의 난이도가 높고, 부하에 센서를 부착하는 것이 누락되는 한계가 있다. 선박에 설치되는 부하들의 수는 매우 많으며 모터 부하의 수 또한 상당히 많기 때문이다.
방안 b)는, 중/소형 부하들에 대한 정확한 전력 소모량을 파악하기 어려운 한계가 있다. 특히 방안 b)를 활용하여 선박의 건조를 위해 전력 계통 용량을 산정할 때 과도한 설계 마진(margin)을 지정해야 한다. 선박 건조를 위해 설치될 발전기 및 대형 변압기 용량을 산정함에 있어서, 선박의 전력 계통 용량이 중요한 요인으로 사용된다. 설계 마진이 불필요하게 과도할 경우, 발전기 및 대형 변압기 용량도 큰 값으로 설계해야 하고, 결국 선박의 건조 비용이 증가하는 새로운 문제가 발생한다.
따라서, 선박의 모터 부하의 전력 소모 상태를 간편하고 정확하게 모니터링하는 시스템이 요구된다.
특허등록공보 제10-1309025호 (2013.06.19. 공고)
본 출원의 실시예들에 따르면, 샘플 선박의 전력 데이터를 사용하여 학습된 예측 모델에 기반해 선박의 모터 부하의 전력 소모 상태를 모니터링하는 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.
본 출원의 일 측면에 따른 대상 선박의 모터 부하를 모니터링하는 시스템은, 전력을 소모하는 복수의 모터 부하; 상기 복수의 모터 부하에 전력을 전달하는 하나 이상의 배전반; 각 배전반 내 패널의 배전량 정보를 획득하는, 하나 이상의 데이터 수집기; 및 선박 내 판넬의 배전량의 예측 값을 산출하도록 미리 학습된 예측 모델을 포함하고, 그리고 대상 선박의 판넬의 예측 배전량과 대상 선박의 판넬의 실제 배전량에 기초하여 상기 모터 부하의 전력 소모 상태를 모니터링하는 제어 시스템을 포함할 수도 있다.
일 실시예에서, 상기 예측 모델은 복수의 트레이닝 샘플로 이루어진 트레이닝 데이터 세트를 사용하여 학습된 모델일 수도 있다. 여기서, 각각의 트레이닝 샘플은 샘플 선박 내 동일한 배전반의 판넬에 연결된 적어도 하나의 모터 부하별 전력 소모량, 동일한 배전반의 판넬의 배전량을 포함한다. 상기 예측 모델은 상기 트레이닝 샘플 내 적어도 하나의 모터 부하별 전력 소모량을 서브 입력 세트로 입력 받아 판넬의 배전량 예측 값을 산출하고, 학습 과정의 판넬의 배전량 예측 값과 판넬의 배전량 간의 차이를 감소하도록 학습된다.
일 실시예에서, 상기 예측 모델은 하나 이상의 서브 모델을 포함할 수도 있다. 각 서브 모델은 각 배전반의 판넬에 대응하는 것으로서, 해당 배전반 내 판넬에 연결된 모터 부하의 전력 소모량과 해당 판넬의 배전량을 사용하여 해당 판넬의 배전량의 예측 값을 산출하도록 각각 학습될 수도 있다.
일 실시예예서, 상기 제어 시스템은, 대상 선박의 판넬의 예측 배전량과 대상 선박의 판넬의 실제 배전량에 기초하여 상기 모터 부하의 전력 소모 상태를 모니터링하기 위해, 대상 선박의 판넬의 실제 배전량과 대상 선박의 판넬의 예측 배전량 간의 차이가 미리 지정된 공차 범위 이내인 경우 이상이 없는 것으로 판단하고, 그리고 대상 선박의 판넬의 실제 배전량과 대상 선박의 판넬의 예측 배전량 간의 차이가 미리 지정된 공차 범위를 초과하는 경우 대상 선박 내 적어도 하나의 모터 부하에 이상이 발생했다고 판단하도록 구성될 수도 있다.
일 실시예에서, 상기 제어 시스템은, 이상이 발생했다고 판단할 경우, 이상 감지 알람을 사용자에게 제공하도록 더 구성될 수도 있다. 상기 이상 감지 알람은 공차 범위의 초과를 야기한 배전량의 실제 값이 획득되는 판넬을 갖는 이상 배전반의 위치 및 상기 이상 배전반에 연결된 모터 부하에 대한 정보 중 하나 이상을 포함한다.
본 출원의 다른 일 측면에 따른, 미리 학습된 예측 모델에 기반하여 대상 선박의 모터 부하를 모니터링하는 방법은 대상 선박의 모터 부하를 모니터링하는 시스템에 의해 수행된다. 상기 대상 선박의 모터 부하를 모니터링하는 시스템은: 각 배전반 내 패널의 배전량 정보를 획득하는, 하나 이상의 데이터 수집기; 및 상기 예측 모델을 포함한 제어 시스템을 포함한다. 상기 방법은: 상기 데이터 수집기에 의해, 하나 이상의 배전반 내 판넬의 실제 배전량을 획득하는 단계; 상기 제어 시스템에 의해, 상기 예측 모델을 사용하여 운항 시간에 따른 판넬의 예측 배전량을 산출하는 단계; 및 대상 선박의 판넬의 예측 배전량에 기초하여 대상 선박 내 모터 부하의 전력 소모 상태를 모니터링하는 단계를 포함할 수도 있다.
일 실시예에서, 상기 대상 선박 내 모터 부하의 전력 소모 상태를 모니터링하는 단계는: 상기 대상 선박의 판넬의 실제 배전량과 상기 대상 선박의 판넬의 예측 배전량 간의 차이가 미리 지정된 공차 범위 이내인 경우 모터 부하의 전력 소모 상태 이상이 없는 것으로 판단하는 단계; 및 상기 대상 선박의 판넬의 실제 배전량과 상기 대상 선박의 판넬의 예측 배전량 간의 차이가 미리 지정된 공차 범위를 초과할 경우 대상 선박 내 적어도 하나의 모터 부하의 전력 소모 상태에 이상이 발생했다고 판단하는 단계를 포함할 수도 있다.
일 실시예에서, 상기 대상 선박 내 모터 부하의 전력 소모 상태를 모니터링하는 단계는: 이상이 발생했다고 판단할 경우, 대상 상태 내 적어도 하나의 모터 부하(2110)가 이상 상태로 동작하여 대상 선박 내 이상이 발생했음을 가리키는 이상 감지 알람을 사용자에게 제공하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
일 실시예에서, 상기 예측 모델은 하나 이상의 서브 모델을 포함할 수도 있다. 각 서브 모델은 각 배전반의 판넬에 대응하는 것으로서, 해당 배전반 내 판넬에 연결된 모터 부하의 전력 소모량과 해당 판넬의 배전량을 사용하여 해당 판넬의 배전량의 예측 값을 산출하도록 학습된 것이다. 상기 판넬의 예측 배전량은 예측 모델의 서브 모델별로 산출된 예측 값일 수도 있다.
본 출원의 또 다른 일 측면에 따른 컴퓨터 판독가능 기록매체는: 프로세서에 의해 수행될 경우, 상술한 실시예들에 따른, 미리 학습된 예측 모델에 기반하여 대상 선박의 모터 부하를 모니터링하는 방법을 수행하기 위한, 프로그램을 기록할 수도 있다.
본 출원의 일 측면에 따른 선박의 모터 부하를 모니터링하는 시스템은 샘플 선박의 전력 데이터를 사용해 미리 학습된 예측 모델에 기반하여, 샘플 선박이 아닌 대상 선박 내에 설치된 모터 부하의 동작에 이상이 있는지를 간편하고 정확하게 모니터링할 수 있다.
이 때, 샘플 선박이 아닌 대상 선박에서는 모터 부하의 소모 전력을 직접 모니터링하기 위한 전류/전압 센서가 설치될 필요가 없어, 대상 선박의 제작 난이도 및 비용이 감소한다.
한편, 일부 대형 부하들의 전력 소모량과 더불어 나머지 중/소형 부하들의 전력 소모량도 고려하여 샘플 선박에서 예측 모델을 생성하기 때문에, 이 예측 모델을 사용하면 일부 대형 부하들의 전력 소모량만을 고려하는 경우 보다 정확하게 선박의 전력 계통 용량을 산정할 수 있다. 그 결과 과도한 설계 마진을 지정하지 않고 보다 최적의 발전기 및 대형 변압기의 용량을 산출할 수 있어, 결국 대상 선박의 제작 비용이 더욱 감소한다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명 또는 종래 기술의 실시예의 기술적 해결책을 보다 명확하게 설명하기 위해, 실시예에 대한 설명에서 필요한 도면이 아래에서 간단히 소개된다. 아래의 도면들은 본 명세서의 실시예를 설명하기 목적일 뿐 한정의 목적이 아니라는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 설명의 명료성을 위해 아래의 도면들에서 과장, 생략 등 다양한 변형이 적용된 일부 요소들이 도시될 수 있다.
도 1은, 본 출원의 일 실시예예 따른, 샘플 선박의 전력 데이터를 사용해 예측 모델을 생성하는 과정의 개략도이다.
도 2는, 본 출원의 일 실시예에 따른, 예측 모델 기반 선박의 모터 부하를 모니터링하는 시스템의 개략도이다.
도 3은, 본 출원의 일 실시예에 따른, 예측 모델 기반 선박의 모터 부하를 모니터링하는 방법의 흐름도이다.
여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
실시예들에 따른 시스템은 전적으로 하드웨어이거나, 전적으로 소프트웨어이거나, 또는 부분적으로 하드웨어이고 부분적으로 소프트웨어인 측면을 가질 수 있다. 예컨대, 시스템은 데이터 처리 능력이 구비된 하드웨어 및 이를 동작시키기 위한 운용 소프트웨어를 통칭할 수 있다. 본 명세서에서 "부(unit)", “모듈(module)”“장치”, 또는 "시스템" 등의 용어는 하드웨어 및 해당 하드웨어에 의해 동작되는 소프트웨어의 조합을 지칭하는 것으로 의도된다. 예를 들어, 하드웨어는 CPU(Central Processing Unit), GPU(Graphic Processing Unit) 또는 다른 프로세서(processor)를 포함하는 데이터 처리 기기일 수 있다. 또한, 소프트웨어는 실행중인 프로세스, 객체(object), 실행파일(executable), 실행 스레드(thread of execution), 프로그램(program) 등을 지칭할 수 있다.
예측 모델 생성
도 1은, 본 출원의 일 실시예예 따른, 샘플 선박의 전력 데이터를 사용해 예측 모델을 생성하는 과정의 개략도이다.
도 1을 참조하면, 대상 선박의 모터 부하의 전력 소모 상태를 모니터링하는데 활용될, 예측 모델을 학습하기 위한 전력 데이터는 샘플 선박에서 획득된다. 특정 실시예들에서, 상기 예측 모델을 학습하기 위한 전력 데이터는 샘플 선박의 모터 부하의 전력 소모 상태를 모니터링하는 시스템(이하, 샘플 선박의 모니터링 시스템”, 1100)에서 획득될 수도 있다.
상기 샘플 선박 및 대상 선박은 시리즈로 제작되는 선박(이하, “시리즈 선박”)일 수도 있다.
샘플 선박은 시리즈 선박 중에서 특정 호선(ship number)으로 제작되는 선박이다. 예를 들어, 샘플 선박은 시리즈 선박 중 첫 번째 호선을 갖는 선박일 수도 있다. 상기 대상 선박은 시리즈 선박 중에서 샘플 선박의 특정 호선과 다른 호선으로 제작되는 선박이다. 특정 실시예들에서, 상기 대상 선박은 시리즈 선박에서 샘플 선박을 제외한 나머지 선박일 수도 있다. 예를 들어, 샘플 선박이 시리즈 선박 중 첫 번째 호선을 갖는 선박일 경우, 대상 선박은 두 번째 내지 n번째(여기서 n은 2이상의 자연수) 호선을 갖는 선박일 수도 있다.
시리즈 선박은 동일한 설비 구조 하에서 동일한 구성요소(예컨대, 모터 부하)를 포함하도록 제조된다. 동일한 시리즈 선박에 속하는 샘플 선박 및 대상 선박은 서로 동일한 전력 계통을 가진다. 따라서, 동일한 동작 환경 하에서 샘플 선박의 소모 전력 값과 대상 선박의 소모 전력 값은 매칭된다.
상기 샘플 선박의 모니터링 시스템(1100)은 복수의 모터 부하(1110); 복수의 유닛 센서(1120); 데이터 수집기(1131); 제어 시스템(1140)을 포함한다.
복수의 모터 부하(1110)는 선박에 설치되어 전력을 소모하는 부하이다. 복수의 모터 부하(1110)는 연속 부하 및/또는 가변 부하를 포함한다. 예를 들어, 복수의 모터 부하(1110)는 펌프, 팬, 컴프레서, 추진 모터 등을 포함할 수도 있다.
복수의 모터 부하(1110)는 하나 이상의 배전반(1130)을 통해 전력을 공급 받는다. 배전반(1130) 각각은 모터 부하(1110)와 전기적으로 연결되는 전기용 판넬을 포함한다. 발전기에서 발전된 전력 또는 전력 저장 장치에 저장된 전력은 배전반(1130)의 판넬을 통해 복수의 모터 부하(1110)로 공급된다.
복수의 모터 부하(1110)는 설치 위치 및/또는 전력 소모 특성에 따라 그룹화된다. 부하 그룹은 단일 모터 부하(1110) 또는 다수의 모터 부하(1110)로 이루어진다. 동일한 그룹에 속하는 적어도 하나의 모터 부하(1110)는 동일한 배전반(1130)에 연결되어 전력을 전달받는다.
모터 부하(1110)의 전력 소모량은 배전반(1130)으로부터 해당 모터 부하(1110)로 전달되는 전력량에 대응한다. 배전반(1130)으로부터 해당 모터 부하(1110)까지의 공급 경로 상의 전력 손실 등을 제외하면, 모터 부하(1110)의 전력 소모량의 실제 값은 배전반(1130)으로부터 해당 모터 부하(1110)로 전달되는 전력량에 일치할 수도 있다.
복수의 유닛 센서(1120)는 복수의 모터 부하(1110)에 설치되어 각각의 모터 부하(1110)의 전력 소모량을 취득하기 위한 측정 값을 출력한다. 상기 복수의 유닛 센서(1120)는 전류 센서, 전압 센서, 전력 센서, 이들의 조합 및/또는 전력 측정을 위한 기타 센서를 포함할 수도 있다.
데이터 수집기(1131)는 하나 이상의 배전반(1130) 각각에 설치된다. 배전반(1130)의 판넬을 통해 모터 부하(1110)로 전력이 공급되므로, 모터 부하(1110)의 전력 소모 상태에 대한 정보를 가장 적은 수의 위치에서 효과적으로 획득 가능하다.
데이터 수집기(1131)는 적어도 하나의 유닛 센서(1120)와 전기적으로 연결된다. 전기적으로 연결된 유닛 센서(1120)는 배전반(1130)에 포함된 판넬로부터 연결된 모터 부하들(1110)에 설치된 것이다. 데이터 수집기(1131)는 전기적으로 연결된 유닛 센서(1120)의 측정 정보를 수신한다. 각 측정 정보는 각 유닛 센서(1120)의 측정 값을 포함한다.
데이터 수집기(1131)는 연결된 모터 부하(1110)에 대한 유닛 센서(1120)의 측정 값을 수신하여 판넬과 연결된 모터 부하들(1110)의 전력 소모량 정보를 획득한다. 전력 소모량 정보는 해당 모터 부하(1110)의 전력 소모량의 실제 값을 포함한다.
연결된 모터 부하(1110)의 실제 전력 소모량은 측정 값으로부터 직/간접적으로 획득된다. 상기 유닛 센서(1120)가 전력 센서일 경우, 유닛 센서(1120)의 측정 값이 해당 모터 부하(1110)의 전력 소모량의 실제 값으로 획득될 수도 있다. 상기 유닛 센서(1120)가 전류 센서일 경우, 유닛 센서(1120)의 측정 값에 기초하여 해당 모터 부하(1110)의 전력 소모량의 실제 값이 산출될 수도 있다. 데이터 수집기(1131)는 각 유닛 센서(1120)의 측정 값에 기초하여 해당 모터 부하(1110)의 전력 소모량을 산출할 수도 있다.
데이터 수집기(1131)는 모터 부하(1110)의 전력 소모량을 포함한 모터 부하(1110)의 전력 데이터를 모터 부하(1110)별로 각각 생성할 수도 있다. 동일한 배전반(1130)의 판넬이 다수의 모터 부하(1110)와 연결된 경우, 데이터 수집기(1131)는 연결된 다수의 모터 부하(1110) 각각에 대해서 모터 부하(1110)의 전력 데이터를 생성할 수도 있다. 배전반(1130)별로 서브 세트화된, 샘플 선박 내 모터 부하(1110)의 전력 데이터의 세트가 샘플 선박에서 획득된다.
일부 실시예들에서, 상기 모터 부하(1110)의 전력 데이터는 측정 유닛 센서(1120)의 식별자 및/또는 측정 시간 등을 더 포함할 수도 있다.
또한, 측정 정보가 전력 소모량이 아닐 경우 상기 모터 부하(1110)의 전력 데이터는 측정 값을 더 포함할 수도 있다. 전력 소모량이 아닌 측정 정보는 전력을 산출하는데 사용되는 전력 인자(예컨대, 전류, 전압 등)를 포함한다. 예를 들어, 측정 값이 전류 값일 경우, 해당 모터 부하(1110)의 전력 데이터는 전력 소모량과 더불어 전류 값을 포함할 수도 있다.
일부 실시예들에서, 상기 모터 부하(1110)의 전력 데이터는 복수의 유형의 측정 값을 포함할 수도 있다. 복수의 유형의 측정 값은 전력 소모량과 상이한 측정 값이다. 전술한 바와 같이, 단일 모터 부하(1110)에 다수의 유닛 센서(1120)가 설치될 수도 있다. 그러면, 동일한 모터 부하(1110)에 다수의 측정 값이 획득된다. 이러한 다수의 유닛 센서(1120)의 일부 또는 전부가 전력과 다른 측정 정보를 획득할 경우, 해당 모터 부하(1110)의 전력 데이터는, 전력 소모량과 더불어, 다수의 유형의 측정 값 중 일부 또는 전부를 포함할 수도 있다.
또한, 데이터 수집기(1131)는 설치된 배전반(1130)에 포함된 판넬로부터 연결된 모터 부하들(1110)로 공급되는, 모터 부하들(1110)의 배전량 정보를 획득할 수도 있다.
데이터 수집기(1131)는 설치된 배전반(1130)의 판넬에서 연결된 모터 부하(1110) 중 일부 또는 전부로 공급되는, 배전량을 직접 획득할 수도 있다.
또는, 데이터 수집기(1131)는 설치된 배전반(1130)의 판넬에 연결된 모터 부하(1110)의 전력 소모량에 기초하여 해당 판넬의 배전량을 산출함으로써, 모터 부하들(1110)의 배전량을 획득할 수도 있다. 판넬의 배전량은 상기 해당 판넬에 연결되어 전력을 공급 받는 모터 부하(들)(310)에서의 전력 소모량의 총합과 매칭된다. 예를 들어, 하나의 판넬에 제1 모터, 제2 모터, 제3 모터가 연결되어 있으면, 데이터 수집기(1131)는 제1 모터의 전력 소모량, 제2 모터의 전력 소모량, 제3 전력 소모량을 합산한 값을 판넬의 배전량으로 획득할 수도 있다.
또한, 데이터 수집기(1131)는 판넬의 전력 데이터를 생성할 수도 있다. 판넬의 전력 데이터는 샘플 선박 내 개별 배전반(1130)별로 생성될 수도 있다.
상기 판넬의 전력 데이터는 해당 판넬의 배전량을 포함한다. 또한, 상기 판넬의 전력 데이터는 포함된 배전반(1130)의 위치(또는 식별자), 및/또는 배전 시간을 더 포함할 수도 있다.
일 실시예에서, 데이터 수집기(1131)는 판넬의 전력 데이터와 상기 판넬에 연결된 모터 부하(1110)의 전력 데이터를 서로 연관시킬 수도 있다. 판넬에 다수의 모터 부하(1110)가 연결된 경우, 다수의 모터 부하(1110)에 대한 전력 소모량이 하나의 판넬의 배전량에 연관될 수도 있다.
데이터 수집기(1131)는 설치된 배전반(1130)에 포함된 판넬의 배전량 정보 및 연결된 모터 부하(1110)의 전력 소모량 정보를 샘플 선박의 제어 시스템(1140)으로 공급한다. 데이터 수집기(1131)는 설치된 배전반(1130)에 포함된 판넬의 전력 데이터 및 연결된 모터 부하(1110)의 전력 데이터를 제어 시스템(1140)으로 전송할 수도 있다.
상기 데이터 수집기(1131)는 제어 시스템(1140)과 통신 프로토콜로 유/무선 통신할 수도 있다. 상기 프로토콜은 예를 들어, TCP(Transmission Control Protocol), MODBUS, 기타 프로토콜일 수도 있다. 상기 데이터 수집기(1131)는 MODBUS 프로토콜로 유선 포트(예컨대, RS485)를 통해 제어 시스템(1140)과 통신할 수도 있다.
상기 제어 시스템(1140)은 센서(1120)의 측정 정보, 모터 부하(1110)의 전력 소모량 정보, 배전반(1130) 내 판넬의 배전량 정보와 같은, 샘플 선박 내 다양한 정보를 수집한다.
상기 제어 시스템(1140)은 배전반(1130)별로 설치된 데이터 수집기(1131)와 통신하여, 해당 데이터 수집기(1131)가 설치된 배전반(1130)에 포함되어 있는, 판넬의 전력 데이터 및 연결된 모터 부하(1110)의 전력 데이터를 수신할 수도 있다. 하나의 데이터 수집기(1131)로부터 연결된 모터 부하들(1110)의 전력 데이터의 세트 및 해당 판넬의 전력 데이터가 획득된다.
일부 실시예들에서, 상기 제어 시스템(1140)은 데이터 수집 에이전트(agent)(1141) 및/또는 데이터 저장부(1145)를 포함할 수도 있다.
데이터 수집 에이전트(1141)는 실시간 데이터를 자동으로 취득하는 프로그램 모듈이다. 데이터 수집 에이전트(1141)에 의해 제어 시스템(1140)은 샘플 선박 내 복수의 모터 부하(1110)의 실시간 전력 데이터, 연결된 판넬의 실시간 전력 데이터를 자동으로 취득할 수도 있다.
데이터 저장부(1145)는 모터 부하(1110)의 전력 데이터 및/또는 판넬의 전력 데이터를 저장한다. 상기 데이터 저장부(1145)는, 예를 들어 RDBMS(Relational DataBase Management System)으로 구현될 수도 있으나, 이에 제한되진 않는다.
제어 시스템(1140)은 샘플 선박에서 획득된 모터 부하(1110)의 전력 데이터의 세트 및 판넬의 전력 데이터의 세트 중 일부 또는 전부를 예측부(1200)에 공급한다. 샘플 선박 내 전체 모터 부하(1110)의 전력 데이터의 세트는 동일한 판넬에 연결된 모터 부하(1110)끼리 서브 세트화된다. 모터 부하(1110)의 전력 데이터의 서브 세트는 동일한 판넬에 연결된 모터 부하(1110)의 전력 데이터로 이루어진다.
또한, 상기 제어 시스템(1140)은 샘플 선박의 발전, 배전을 제어한다. 상기 제어 시스템(1140)은 예를 들어, EMS(Energy Management System), PMS(Power Management System)을 포함할 수도 있다.
예측부(1200)는 상기 샘플 선박의 모니터링 시스템(1100)으로부터 공급된, 모터 부하(1110)의 전력 데이터의 세트 및 판넬의 전력 데이터의 세트를 사용하여, 대상 선박의 모터 부하의 전력 소모 상태를 모니터링하는데 활용될 예측 모델을 생성한다.
예측 모델은 운항 시간에 따른 모터 부하의 동작 상태를 모니터링하기 위해, 운항 시간에 따른 판넬의 예측 배전량을 산출하도록 생성된다. 판넬에 연결된 모터 부하(1110)는 판넬의 배전량만큼의 전력을 소모하므로, 판넬의 배전량을 예측하면 모터 부하(1110)의 동작 상태를 예측할 수 있다.
예측 모델은 샘플 선박의 모니터링 시스템(1100)으로부터 획득한, 모터 부하(1110)의 전력 데이터 및 모터 부하(1110)에 연결된 판넬의 전력 데이터 간의 관계를 나타내는 모델 구조를 가진다. 서로 연관된 판넬의 전력 데이터 및 모터 부하(1110)의 전력 데이터가 예측 모델이 판넬의 예측 배전량을 산출하는 능력을 갖기 위해 분석된다.
일 실시예에서, 예측 모델은 하나 이상의 연결 레이어를 포함할 수도 있다. 상기 연결 레이어는 복수의 노드 및 이들 사이의 연결에 할당되는 가중치 파라미터를 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 연결 레이어는 하나 이상의 완전 연결 레이어를 포함할 수도 있다.
다른 일 실시예에서, 예측 모델은 서로 연관된 판넬의 전력 데이터 및 모터 부하(1110)의 전력 데이터 간의 관계를 통계적으로 모델링한 구조를 가질 수도 있다. 예를 들어, 예측 모델은 회귀 분석 기법에 의해 모델링된 함수 구조로 구현될 수도 있다.
예측부(1200)는 복수의 트레이닝 샘플로 이루어진 트레이닝 데이터 세트를 사용하여, 판넬의 배전량의 예측 값을 산출하도록 학습된다.
복수의 트레이닝 샘플 각각은 배전반(1130)의 판넬에 대응한다. 각 트레이닝 샘플은 판넬의 배전량 및 동일한 판넬에 연결된 적어도 하나의 모터 부하(1110)의 전력 소모량(들)을 포함한다. 트레이닝 샘플 내 적어도 하나의 모터 부하(1110)의 전력 소모량(들)은 입력 값으로서 예측 모델에 입력된다. 해당 판넬의 배전량은 학습 과정에서 예측 값의 오차를 줄이기 위한 실제 값(true value)으로 사용된다.
트레이닝 샘플 내 정보들은 샘플 선박에 이상이 없는 경우의 정보들이다. 예를 들어 각 트레이닝 샘플은 정상 동작 상태의 모터 부하(1110)의 전력 소모량 및 연결된 판넬의 배전량을 포함한다. 이러한 트레이닝 샘플로 이루어진 트레이닝 데이터 세트를 사용하면, 예측 모델은 대상 선박의 부하가 정상 동작 시 판넬이 실제로 배전하는 전력량을 예측 값으로 산출하도록 학습된다.
상기 예측부(1200)는 예측 모델에서 산출되는 예측 값과 각 트레이닝 샘플 내 실제 값(즉, 트레이닝 샘플 내 판넬의 배전량) 간의 차이를 감소하도록 파라미터를 갱신함으로써 학습을 진행한다. 학습이 진행될수록 판넬의 예측 배전량은 동일한 판넬의 배전량의 실제 값에 가까운 값으로 출력되고 이들 간의 차이가 최소화된다. 결국 예측 모델은 판넬의 예측 배전량을 판넬의 배전량의 실제 값에 매칭하는 값으로 산출하도록 구성된다.
일부 실시예들에서, 예측 모델은, 배전반(1130)별로 대응하는, 하나 이상의 서브 모델을 포함할 수도 있다. 하나 이상의 서브 모델 각각은 하나 이상의 배전반(1130) 내 판넬에 대해서 해당 판넬의 배전량의 예측 값을 산출하도록 구성된다.
이를 위해, 각 서브 모델은 해당 판넬의 전력 데이터 및 상기 해당 판넬에 연결된 모터 부하(들)(1110)의 전력 데이터만을 사용해서 각각 학습된다. 예를 들어, 제1 판넬의 전력 데이터 및 상기 제1 판넬에 연결된 모터 부하(들)(1110)의 전력 데이터를 사용해서 제1 서브 모델이 학습되고, 제n 판넬의 전력 데이터 및 상기 제n 판넬에 연결된 모터 부하(들)(1110)의 전력 데이터를 사용해서 제n 서브 모델이 학습될 수도 있다.
또한, 상기 예측 모델은 일차적으로 학습이 완료된 이후, 샘플 선박에서 획득되는 추가 데이터를 통해 성능이 검증될 수도 있다. 이를 위해, 샘플 선박에서 기존의 트레이닝 데이터로서 사용되지 않은, 모터 부하(1110)의 전력 데이터, 판넬의 전력 데이터가 예측부(1200)에 검증 데이터로 추가로 공급될 수도 있다. 검증 데이터를 예측 모델에 입력하여 출력된 예측 값과 검증 데이터 내 실제 값 간의 차이 또한 최소화되도록 일차적으로 학습된 예측 모델의 파라미터는 보정된다.
특정 실시예들에서, 상기 예측부(1200)는 샘플 선박과 통신하는 육상 시스템에 포함될 수도 있다.
상기 샘플 선박의 전력 데이터의 세트는 유/무선의 전기 통신을 통해 육상 시스템으로 제공될 수도 있다.
다른 일 실시예에서, 상기 샘플 선박의 전력 데이터의 세트는 이동식 저장매체를 통해 육상 시스템으로 제공될 수도 있다. 상기 이동식 저장매체는 예를 들어, USB, 외장하드디스크 등의 다양한 이동식 저장매체일 수도 있다.
상기 육상 시스템에서 생성된 예측 모델은 대상 선박의 모니터링 시스템3에 제공된다. 또한, 상기 육상 시스템에서 예측 모델을 생성하는 과정에서 획득된 데이터도 대상 선박의 모니터링 시스템(2100)에 제공될 수도 있다.
상술한 실시예들에서, 예측 모델은 샘플 선박의 모니터링 시스템(1100)의 외부에 위치한 육상 시스템에서 생성되는 것으로 서술되었으나, 본 출원의 실시예들은 이에 제한되지 않는다. 대안적인 실시예들에서, 상기 예측 모델은 샘플 선박에 설치된 컴퓨팅 장치에서 생성될 수도 있다.
최종적으로 학습이 완료된 예측 모델은 대상 선박에 적용되어, 대상 선박의 모터 부하의 전력 소모 상태를 모니터링하는데 사용된다.
예측 모델 기반 모터 부하 모니터링
도 2는, 본 출원의 일 실시예에 따른, 대상 선박의 모터 부하를 모니터링하는 시스템(2100)의 개략도이다.
도 2를 참조하면, 상기 대상 선박의 모터 부하를 모니터링하는 시스템(2100)(이하, “대상 선박의 모니터링 시스템(2100)”)은 복수의 모터 부하(2110); 하나 이상의 배전반(2130); 및 제어 시스템(2140)을 포함한다.
전술한 바와 같이, 상기 대상 선박은 샘플 선박과 구조, 구성요소가 통일된 시리즈 선박이다. 동일한 설계 조건으로 제작되는 시리즈 호선의 특성 상 샘플 선박의 시스템 구성요소와 대상 선박의 시스템 구성요소는 서로 동일할 수도 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 대상 선박의 모니터링 시스템(2100)의 구성요소(2110, 2130, 2131, 2140)는 도 1의 샘플 선박의 모니터링 시스템(1100)의 구성요소(1110, 1130, 1131, 1140)와 동일할 수도 있다. 따라서, 도 2의 대상 선박의 모니터링 시스템(2100)은 도 1의 샘플 선박의 모니터링 시스템(1100)과 차이점을 위주로 설명한다.
상기 대상 선박의 모니터링 시스템(2100)은 샘플 선박의 모니터링 시스템(1100)과 달리, 복수의 모터 부하(1110)에 설치되어 각각의 모터 부하(1110)의 전력 소모량을 취득하기 위한 측정 값을 출력하는 복수의 유닛 센서를 포함하지 않는다. 대상 선박의 모터 부하를 모니터링하는데 복수의 유닛 센서의 측정 값은 요구되지 않는다.
대상 선박에서 발전기의 전력 또는 에너지 저장 장치의 전력은 배전반(2130)을 통해 모터 부하(2110)로 공급된다. 데이터 수집기(2131)는 대상 선박의 배전반(2130)에 각각 설치되어 배전반(2130) 내 판넬의 배전량 정보를 획득한다. 데이터 수집기(2131)는 설치된 배전반(2130)의 판넬에서 연결된 모터 부하(2110) 중 일부 또는 전부로 공급되는, 배전량을 직접 획득할 수도 있다.
또한, 데이터 수집기(2131)는 대상 선박의 제어 시스템(2140)으로 판넬의 배전량 정보를 공급한다. 대상 선박 내 하나 이상의 데이터 수집기(1131) 각각은 판넬의 전력 데이터를 생성하도록 더 구성될 수도 있다. 상기 판넬의 전력 데이터는 개별 배전반(1130)별로 생성된다. 상기 판넬의 전력 데이터는 대상 선박에서의 해당 판넬의 배전량의 실제 값을 포함한다.
상기 제어 시스템(2140)은 판넬의 배전량 정보를 포함한, 대상 선박 내 다양한 정보를 수집한다. 일부 실시예들에서, 상기 제어 시스템(2140)은 데이터 수집 에이전트(agent)(2141) 및/또는 데이터 저장부(2145)를 포함할 수도 있다.
특정 실시예들에서, 상기 제어 시스템(2140)은 데이터 수집기(2131)로부터 판넬의 배전량 값을 포함한 판넬의 전력 데이터를 수신할 수도 있다.
또한, 상기 제어 시스템(2140)은 미리 학습된 예측 모델을 포함한다. 상기 제어 시스템214은 미리 학습된 예측 모델을 사용하여 대상 선박의 모터 부하의 전력 소모 상태를 모니터링한다.
특정 실시예들에서, 상기 제어 시스템(2140)은 미리 학습된 예측 모델에서 출력된, 대상 선박의 판넬의 예측 배전량; 및 대상 선박에서 획득된, 대상 선박의 판넬의 실제 배전량에 기초하여 대상 선박의 모터 부하(2110)의 전력 소모 상태를 모니터링한다.
상기 제어 시스템(2140)은 미리 학습된 예측 모델을 사용하여 운항 시간에 따른 판넬의 배전량 예측 값을 산출할 수도 있다. 여기서, 운항 시간은 선박이 운항하는 기간 동안의 시간을 가리킨다. 샘플 선박과 대상 선박은 구조/구성요소가 일치하고 그리고 예측 모델은 선박이 정상 상태인 경우 판넬의 발전량 실제 값에 일치하거나 준하는 예측 값이 산출된다. 이로 인해, 대상 선박이 정상 상태이면 같은 운항 시간에서 데이터 수집기(2131)에서 획득된 판넬의 배전량의 실제 값은 예측 모델에서 산출되는 판넬의 배전량의 예측 값과 동일 또는 이에 준하는 값을 가진다.
상기 제어 시스템(2140)은 대상 선박에서 획득된, 대상 선박의 판넬의 실제 배전량; 및 미리 학습된 예측 모델에서 출력된, 대상 선박의 판넬의 예측 배전량 간의 차이가 미리 지정된 공차 범위 이내인 경우 전력 소모 상태에 이상이 없는 것으로 판단한다. 상기 미리 지정된 공차 범위는 전력 소모 상태가 문제 없는 것으로 취급하는 것이 허용 가능한 범위이다. 일 실시예예서, 상기 공차 범위는 학습 과정의 후반에 산출된 예측 값과 실제 값 간의 차이의 분포에 기초하여 미리 설정될 수도 있다. 학습 과정의 후반은 파라미터의 마지막 갱신 단계 또는 검증 과정일 수도 있다.
상기 제어 시스템(2140)은 상기 대상 선박의 판넬의 실제 배전량과 상기 대상 선박의 판넬의 예측 배전량 간의 차이가 허용 가능한 공차 범위를 초과하는 경우 대상 선박 내 적어도 하나의 모터 부하(2110)의 전력 소모 상태에 이상이 발생했다고 판단한다.
그러면, 상기 제어 시스템(2140)은 대상 선박 내 적어도 하나의 모터 부하(2110)의 전력 소모 상태에 이상이 발생했다는 것을 가리키는 이상 감지 알람을 사용자에게 제공할 수도 있다.
이상 감지 알람은 디스플레이 장치(2150)를 통해 시각적으로 표시될 수도 있다.
일 실시예에서, 상기 모니터링 시스템(2100)은 디스플레이 장치(2150)를 포함할 수도 있다. 상기 모니터링 시스템(2100)은 상기 디스플레이 장치(2150)를 통해 이상 감지 알람을 표시할 수도 있다.
일부 실시예들에서, 상기 이상 감지 알람은 공차 범위의 초과를 야기한 배전량 정보가 획득된 판넬의 위치(또는 이를 포함한 배전반(2130)의 위치), 해당 배전반(2130)에 연결된 모터 부하(2110)에 대한 정보를 포함할 수도 있다. 모터 부하(2110)의 정보는 연결된 모터 부하(2110)에 대한 목록을 포함할 수도 있다.
상기 모니터링 시스템(2100)은 이상이 발생한 것으로 추정되는 배전반(2130)의 위치, 연결된 모터 부하(2110)의 정보를 디스플레이 장치(2150)를 통해 표시할 수도 있다.
또한, 상기 모니터링 시스템(2100)은 판넬의 배전량 예측 값의 현황 및/또는 판넬의 배전량 실제 값의 현황을 상기 디스플레이 장치(2150)를 통해 시각적으로 제공할 수도 있다.
대안적인 실시예들에서, 디스플레이 장치(2150)는 육상 시스템(2200)에 포함될 수도 있다. 모니터링 결과는 육상 시스템(2200)으로 전달되어 육상 시스템(2200)의 사용자에게 제공될 수도 있다.
상기 모니터링 시스템1이 본 명세서에 서술되지 않은 다른 구성요소를 포함할 수도 있다는 것이 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 예를 들어, 상기 모니터링 시스템1은 네트워크 인터페이스, 데이터 엔트리를 위한 입력 장치, 및 디스플레이, 인쇄 또는 다른 데이터 표시를 위한 출력 장치를 포함하는, 본 명세서에 서술된 동작에 필요한 다른 하드웨어 요소를 포함할 수도 있다.
도 3은, 본 출원의 다른 일 측면에 따른, 대상 선박의 모터 부하를 모니터링하는 방법의 흐름도이다.
도 3의 대상 선박의 모터 부하를 모니터링하는 방법(이하, “대상 선박 모니터링 방법”)은 미리 학습된 예측 모델을 포함한 선박 모니터링 시스템에서 수행된다. 상기 모니터링 방법은 예를 들어, 도 2의 모니터링 시스템(2100)에 의해 수행될 수도 있다.
도 3을 참조하면, 상기 대상 선박 모니터링 방법은: 하나 이상의 배전반(2130)을 통해 공급된 전력을 소모하는 복수의 모터 부하(2110)가 설치된 대상 선박에서, 하나 이상의 배전반(2130)의 판넬의 배전량을 데이터 수집기(2131)에 의해 획득하는 단계(S310)를 포함한다. 상기 판넬의 배전량은 판넬을 통해 연결된 하나 이상의 모터 부하(2110)로 공급되는 실제 배전량 값이다. 상기 판넬의 배전량은 판넬에 연결된 하나 이상의 모터 부하(2110)가 실제로 소모하는 전력량의 총 합에 매칭한다.
배전반(2130) 각각에 설치된 데이터 수집기(2131)에서 각 배전반(2130)의 판넬의 배전량을 포함한 판넬의 전력 데이터를 생성할 수도 있다(S310). 판넬의 전력 데이터는 판넬의 배전량 값을 포함한다. 또한, 상기 판넬의 전력 데이터는 판넬의 식별자, 판넬의 위치, 판넬에 연결된 모터 부하(2110)의 정보를 더 포함할 수도 있다.
상기 대상 선박 모니터링 방법은: 제어 시스템(2140)에서, 미리 학습된 예측 모델을 사용하여 운항 시간에 따른 판넬의 예측 배전량을 산출하는 단계(S320)를 포함한다. 상기 예측 모델은 대상 선박이 정상 동작할 경우 동일한 시간에서의 판넬의 실제 배전량과 동일 또는 유사한 값의 판넬의 예측 배전량을 산출하도록 미리 학습된다. 이러한 예측 모델에 대해서는 도 1을 참조해 위에서 상세히 서술하였는 바, 자세한 설명은 생략한다.
일 실시예에서, 상기 예측 모델은 판넬별 서브 모델을 포함할 수도 있다(S320). 각 서브 모델은 운항 시간에 따른 판넬의 배전량 예측 값을 산출한다.
상기 대상 선박 모니터링 방법은: 제어 시스템(2140)에서, 단계(S310)의 대상 선박의 판넬의 실제 배전량과 단계(S320)의 대상 선박의 판넬의 예측 배전량에 기초하여 대상 선박 내 모터 부하(2110)의 전력 소모 상태를 모니터링하는 단계(S330)를 포함한다.
일 실시예에서, 대상 선박 내 모터 부하(2110)의 전력 소모 상태를 모니터링하는 단계(S330)는: 단계(S310)의 대상 선박의 판넬의 실제 배전량과 단계(S320)의 대상 선박의 판넬의 예측 배전량 간의 차이가 미리 지정된 공차 범위 이내인 경우 모터 부하(2110)의 전력 소모 상태 이상이 없는 것으로 판단하는 단계; 및 (S310)의 대상 선박의 판넬의 실제 배전량과 단계(S320)의 대상 선박의 판넬의 예측 배전량 간의 차이가 미리 지정된 공차 범위를 초과할 경우 대상 선박 내 적어도 하나의 모터 부하(2110)의 전력 소모 상태에 이상이 발생했다고 판단하는 단계를 포함할 수도 있다.
일 실시예에서, 상기 판넬의 예측 배전량은 예측 모델의 서브 모델별로 산출된 예측 값일 수도 있다. 이 경우, 차이 값이 공차 범위 이내 인지 판단하는 과정은 서브 모델의 수만큼 진행된다.
단계(S330)에서 판넬의 배전량 예측 값의 현황 및/또는 판넬의 배전량 실제 값의 현황을 시각적으로 표시할 수도 있다.
또한, 대상 선박 내 모터 부하(2110)의 동작 상태를 모니터링하는 단계(S330)는: 이상이 발생했다고 판단할 경우, 대상 상태 내 적어도 하나의 모터 부하(2110)가 이상 상태로 동작하여 대상 선박 내 이상이 발생했음을 가리키는 이상 감지 알람을 사용자에게 제공하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
일 실시예에서, 상기 이상 감지 알람은 공차 범위를 초과한 실제 값이 획득되는 판넬을 갖는 이상 배전반(2130)의 위치 및/또는 상기 이상 배전반(2130)에 연결된 모터 부하(2110)에 대한 정보를 포함할 수도 있다.
이와 같이, 상기 대상 선박 모니터링 시스템(2100) 및 이에 의해 수행되는 대상 선박 모니터링 방법에서, 샘플 선박과 달리, 모터 부하(2110)의 모니터링을 위해서 모터 부하(2110)의 전력 소모량을 산출하기 위한 유닛 센서의 측정 값이 요구되지 않는다. 선박에서 배전반의 수는 모터 부하의 수 보다 훨씬 적다. 예를 들어, 모터 부하의 수는 수백 개일 수도 있으나, 배전반의 수는 수 내지 수십 개일 수도 있다. 따라서, 대상 선박은 샘플 선박 보다 훨씬 낮은 제작 난이도를 가진다.
또한, 상기 대상 선박 모니터링 시스템(2100)에서 사용되는 예측 모델은 복수의 유닛 센서(1120)의 측정 값에 기초하여 학습된다. 복수의 유닛 센서(1120)는 일부 대형 부하들과 나머지 중/소형 부하들에 설치된 것이므로, 이 예측 모델은 일부 대형 부하들의 전력 소모량과 더불어 나머지 중/소형 부하들의 전력 소모량도 고려하여 판넬의 배전량을 예측한다. 따라서, 이 예측 모델을 사용하면 일부 대형 부하들의 전력 소모량만을 고려하는 경우 보다 정확하게 선박의 전력 계통 용량을 산정할 수 있다. 그 결과 과도한 설계 마진을 지정하지 않고 보다 최적의 발전기 및 대형 변압기의 용량을 산출할 수 있다. 일반적인 선박에 본 출원의 실시예들을 활용할 경우 과도한 설계 마진 값으로부터 대략 15% 정도 감소한 값을 전력계통의 설계 마진으로 얻을 수 있다. 결국 대상 선박의 건조 비용이 절감되며 발전기 및 대형 변압기와 같은 전력기기들의 중량 감소를 통한 선박 내 공간 활용이 다양화 될 수 있다.
이상에서 설명한 실시예들에 따른 대상 선박의 모터 부하를 모니터링하는 시스템(2100) 및 방법에 의한 동작은 적어도 부분적으로 컴퓨터 프로그램으로 구현되어, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다. 예를 들어, 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터-판독가능 매체로 구성되는 프로그램 제품과 함께 구현되고, 이는 기술된 임의의 또는 모든 단계, 동작, 또는 과정을 수행하기 위한 프로세서에 의해 실행될 수 있다.
상기 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록신원확인 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장신원확인 장치 등을 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수도 있다. 또한, 본 실시예를 구현하기 위한 기능적인 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트(segment)들은 본 실시예가 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 용이하게 이해될 수 있을 것이다.
이상에서 살펴본 본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러나, 이와 같은 변형은 본 발명의 기술적 보호범위 내에 있다고 보아야 한다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 대상 선박의 모터 부하를 모니터링하는 시스템에 있어서,
    전력을 소모하는 복수의 모터 부하;
    상기 복수의 모터 부하에 전력을 전달하는 하나 이상의 배전반;
    각 배전반 내 패널의 배전량 정보를 획득하는, 하나 이상의 데이터 수집기; 및
    선박 내 판넬의 배전량의 예측 값을 산출하도록 미리 학습된 예측 모델을 포함하고, 대상 선박의 판넬의 예측 배전량과 대상 선박의 판넬의 실제 배전량에 기초하여 상기 모터 부하의 전력 소모 상태를 모니터링하는 제어 시스템을 포함하며,
    상기 예측 모델은, 상기 대상 선박과 동일한 구조, 동일한 구성요소 및 동일 전력 계통을 가지는 시리즈 선박으로 제조되는 샘플 선박 측 모터 부하의 전력 소모 상태를 모니터링 하는 샘플 선박 모니터링 시스템에 의해 생성되고, 상기 샘플 선박에는, 상기 모터 부하 측 전력 소모 상태의 모니터링 및 상기 예측 모델의 생성을 위한 유닛 센서가 포함되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 예측 모델은 복수의 트레이닝 샘플로 이루어진 트레이닝 데이터 세트를 사용하여 학습된 모델로서, 각각의 트레이닝 샘플은 샘플 선박 내 동일한 배전반의 판넬에 연결된 적어도 하나의 모터 부하별 전력 소모량, 동일한 배전반의 판넬의 배전량을 포함하고,
    상기 예측 모델은 상기 트레이닝 샘플 내 적어도 하나의 모터 부하별 전력 소모량을 서브 입력 세트로 입력 받아 판넬의 배전량 예측 값을 산출하고, 학습 과정의 판넬의 배전량 예측 값과 판넬의 배전량 간의 차이를 감소하도록 학습되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 예측 모델은 하나 이상의 서브 모델을 포함하며,
    각 서브 모델은 각 배전반의 판넬에 대응하는 것으로서, 해당 배전반 내 판넬에 연결된 모터 부하의 전력 소모량과 해당 판넬의 배전량을 사용하여 해당 판넬의 배전량의 예측 값을 산출하도록 각각 학습되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어 시스템은, 대상 선박의 판넬의 예측 배전량과 대상 선박의 판넬의 실제 배전량에 기초하여 상기 모터 부하의 전력 소모 상태를 모니터링하기 위해,
    대상 선박의 판넬의 실제 배전량과 대상 선박의 판넬의 예측 배전량 간의 차이가 미리 지정된 공차 범위 이내인 경우 이상이 없는 것으로 판단하고, 그리고
    대상 선박의 판넬의 실제 배전량과 대상 선박의 판넬의 예측 배전량 간의 차이가 미리 지정된 공차 범위를 초과하는 경우 대상 선박 내 적어도 하나의 모터 부하에 이상이 발생했다고 판단하도록 구성된 것을 특징으로 하는 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 제어 시스템은,
    이상이 발생했다고 판단할 경우, 이상 감지 알람을 사용자에게 제공하도록 더 구성되고,
    상기 이상 감지 알람은 공차 범위의 초과를 야기한 배전량의 실제 값이 획득되는 판넬을 갖는 이상 배전반의 위치 및 상기 이상 배전반에 연결된 모터 부하에 대한 정보 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  6. 대상 선박의 모터 부하를 모니터링하는 시스템에 의해 수행되는, 미리 학습된 예측 모델에 기반하여 대상 선박의 모터 부하를 모니터링하는 방법에 있어서,
    상기 대상 선박의 모터 부하를 모니터링하는 시스템은: 각 배전반 내 패널의 배전량 정보를 획득하는, 하나 이상의 데이터 수집기; 및 상기 예측 모델을 포함한 제어 시스템을 포함하고, 상기 방법은:
    상기 데이터 수집기에 의해, 하나 이상의 배전반 내 판넬의 실제 배전량을 획득하는 단계;
    상기 제어 시스템에 의해, 상기 예측 모델을 사용하여 운항 시간에 따른 판넬의 예측 배전량을 산출하는 단계; 및
    대상 선박의 판넬의 예측 배전량에 기초하여 대상 선박 내 모터 부하의 전력 소모 상태를 모니터링하는 단계를 포함하며,
    상기 예측 모델은, 상기 대상 선박과 동일한 구조, 동일한 구성요소 및 동일 전력 계통을 가지는 시리즈 선박으로 제조되는 샘플 선박 측 모터 부하의 전력 소모 상태를 모니터링 하는 샘플 선박 모니터링 시스템에 의해 생성되고, 상기 샘플 선박에는, 상기 모터 부하 측 전력 소모 상태의 모니터링 및 상기 예측 모델의 생성을 위한 유닛 센서가 포함되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 대상 선박 내 모터 부하의 전력 소모 상태를 모니터링하는 단계는:
    상기 대상 선박의 판넬의 실제 배전량과 상기 대상 선박의 판넬의 예측 배전량 간의 차이가 미리 지정된 공차 범위 이내인 경우 모터 부하의 전력 소모 상태 이상이 없는 것으로 판단하는 단계; 및
    상기 대상 선박의 판넬의 실제 배전량과 상기 대상 선박의 판넬의 예측 배전량 간의 차이가 미리 지정된 공차 범위를 초과할 경우 대상 선박 내 적어도 하나의 모터 부하의 전력 소모 상태에 이상이 발생했다고 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 대상 선박 내 모터 부하의 전력 소모 상태를 모니터링하는 단계는:
    이상이 발생했다고 판단할 경우, 대상 상태 내 적어도 하나의 모터 부하가 이상 상태로 동작하여 대상 선박 내 이상이 발생했음을 가리키는 이상 감지 알람을 사용자에게 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 예측 모델은 하나 이상의 서브 모델을 포함하며,
    각 서브 모델은 각 배전반의 판넬에 대응하는 것으로서, 해당 배전반 내 판넬에 연결된 모터 부하의 전력 소모량과 해당 판넬의 배전량을 사용하여 해당 판넬의 배전량의 예측 값을 산출하도록 학습된 것이고,
    상기 판넬의 예측 배전량은 예측 모델의 서브 모델별로 산출된 예측 값인 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 프로세서에 의해 수행될 경우, 청구항 6 내지 청구항 9 중 어느 하나의 항에 따른 미리 학습된 예측 모델에 기반하여 대상 선박의 모터 부하를 모니터링하는 방법을 수행하기 위한, 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독가능 기록매체.
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