KR20050070451A - Optimum ship navigation system and method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 선박의 최적화 항해 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 전자 해도 시스템(116)을 이용하여 항해하는 선박의 최적화 항해 시스템에 있어서, 선체 건조시에 선체 고유정보를 바탕으로 이를 제어하는 고정 정보 시스템과 연동하고, 날씨등의 가변 정보를 소정의 수단을 통해 입력 받는 가변 정보 시스템과 연동하며, 출발 지점과 목표 지점을 바탕으로 지정된 항로를 운항하게 되는 상기 전자 해도 시스템 등과 연동하여 최적의 항로를 결정하는 최적화 항해 제어부와, 최적화 항해 제어부에서 취합된 정보에 의해 안전성, 경제성 및 안락성의 측면을 고려하여 연산된 정보들이 출력되는 모니터를 포함하여 구성되며, 선박 항해시에 최적의 경제성과 안전성을 갖는 항로 계획을 얻을 수 있도록 하며, 선박을 실제 운용하는 항해자는 이와 같은 정보를 보조 정보로 이용하여 막연한 직관과 경험에 의한 판단이 아니라 정량적으로 의미있는 판단을 내릴 수 있고, 운항 중에도 본 발명에 의해 결정된 계산 결과에 따라 안정성 등에 대한 정확한 판단을 내릴 수 있으며, 각종 운동성능 지표를 실시간 관측함으로써 조기에 적절한 판단을 내릴수 있어, 불필요한 회피 거동이나 무모한 운항 계획 등의 문제를 피할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to an optimized navigation system of a ship and a method thereof, wherein, in an optimized navigation system for a ship sailing using the electronic chart system 116, a fixed information system for controlling this based on the unique information of the hull at the time of construction of the ship In conjunction with a variable information system that receives variable information such as weather through a predetermined means, and determines an optimal route in conjunction with the electronic chart system that operates a designated route based on a starting point and a target point. And a monitor that outputs information calculated in consideration of safety, economics, and comfort by the information collected by the optimized navigation control unit, and the navigation system having an optimal economy and safety during ship navigation. This information is available to the navigator operating the ship. By using the supplementary information, it is possible to make quantitatively meaningful judgments rather than vague intuition and experience, and to make accurate judgments on stability, etc., according to the calculation results determined by the present invention even during operation. By real-time observation, it is possible to make an appropriate judgment early, thereby avoiding problems such as unnecessary evasion behavior and reckless flight planning.
Description
본 발명은 선박의 최적화 항해 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 선박에 건조시부터의 건조 정보, 운항 자료, 엔진 성능, 날씨 정보 및 항해 정보 등을 분석하고 분석된 정보와 전자 항해 시스템과 연동하여 최적의 항로를 선택하여 운항할 수 있도록 하며, 그에 따른 수정항로를 제시하고, 분석된 정보들을 디스플레이 및 경보할 수 있도록 한 선박의 최적화 항해 시스템 및 그 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an optimized navigation system and a method of a vessel, and analyzes the construction information, operation data, engine performance, weather information, navigation information, etc. from the time of construction on the vessel, and works in conjunction with the analyzed information and the electronic navigation system. The present invention relates to an optimized navigation system and a method of allowing a vessel to select and operate a route, present a corrected route, and display and alert the analyzed information.
종래에는 선박의 항해 계획을 수립하는 과정에 있어서 개별 선박의 파랑중의 운동 특성 및 선속 감소, 마력 증가, 선체 및 화물 파손 가능성, 선원의 안락성등에 대한 정량적인 평가 방법 및 기준이 없는 상태에서 항해자의 경험 및 직관에 따른 항로 계획이 대부분이었다. 일부 기상정보 서비스 업체에서 항로 계획 서비스를 제공하기는 하지만 이경우에도 특정선박의 정확한 성능추정 바탕없이 이루어진 서비스여서 실제 개별 선박의 주요 성능 지표에 대해서는 정량적인 평가 및 판단이 이루어 질수 없고, 실시간 해상 상태에 대한 성능평가는 불가능하였다.Conventionally, in the process of establishing a sailing plan of a ship, the navigator has no quantitative evaluation method and criteria for kinetic characteristics of the individual ships, the speed of the ship, the increase in horsepower, the possibility of damage to the hull and cargo, and the comfort of the crew. The route planning was mostly based on experience and intuition. Although some weather information service providers provide route planning services, even in this case, it is a service that is not based on accurate performance estimation of specific ships, and therefore, the main performance indicators of individual ships cannot be quantitatively evaluated and judged. The performance evaluation was not possible.
이에 따라 항로 계획의 정량적인 평가가 이루어질 수 없었으며, 자동 항해시스템에 의존한다고 하여도 해당 선박에는 적합하지 못한 경우가 발생하므로 경제적 손실이 발생하고 선박 및 화물의 안전성도 보장할 수 없는 문제점이 있었다. As a result, the quantitative evaluation of the route plan could not be made, and even if it depends on the automatic navigation system, it may not be suitable for the vessel, resulting in economic loss and inability to guarantee the safety of the ship and cargo. .
본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 개별 선박에 대한 정확한 운동성능을 추정하고, 주어진 파랑 정보를 분석하며, 이에 따라 항로를 계획하고 경고의 발생 및 선박의 방향과 선속에 따른 주요 성능 지표의 변화를 계산하여 이를 디스플레이함으로써, 안전하고 효율적인 항해를 수행할 수 있도록 하는 선박의 최적화 항해 시스템 및 그 방법을 제공한다. An object of the present invention is to solve the above problems, to estimate the correct movement performance of the individual ships, to analyze the given wave information, according to the planning of the route, the occurrence of warnings and the direction and speed of the ship The present invention provides an optimized navigation system and method for a vessel that calculates and displays changes in key performance indicators to enable safe and efficient navigation.
본 발명은 선체 건조시에 선체의 정보를 바탕으로 이를 제어하는 시스템인 선체 응력 감시 장치(102), 횡요 방지 시스템(104) 및 화물 적하 제어 시스템과 연동하고, 그리고, 날씨와 연관이 있는 기상 예보 시스템(108), 기상 팩스 시스템(110) 및 기상 예보 시스템(108)과도 연동하며, 자동 항해 시스템(114)과 연동되어 있는 전자 해도 시스템(116)과도 연동하여 이들을 총체적으로 제어하도록 하는 최적화 항해 제어부(120)로 구성된다. The present invention is linked to the hull stress monitoring device 102, the yaw prevention system 104 and the cargo loading control system which is a system for controlling this based on the information of the hull at the time of hull construction, and the weather forecast associated with the weather Optimized navigation control that interworks with the system 108, the weather fax system 110 and the weather forecast system 108, and also interoperates with the electronic chart system 116 in conjunction with the automatic navigation system 114 to control them collectively. It consists of 120.
본 발명에 대하여 다음의 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명의 일실시예에 따라 선박의 최적화 항해 시스템의 구성을 도시한 블럭도이다. 선체 응력 감시 장치(102)는 선체 건조시에 선체의 응력이 측정이 되고 이와 같이 측정된 선체의 응력을 실시간으로 감시하여 일정 기준치 이상의 응력이 발생하면 선체에 이를 경보하도록 하는 장치이다. The present invention will be described in detail with reference to the following drawings. 1 is a block diagram showing the configuration of an optimized navigation system of a ship according to an embodiment of the present invention. The hull stress monitoring device 102 is a device in which the stress of the hull is measured at the time of hull construction and monitors the measured stress of the hull in real time to alert the hull when a stress above a predetermined reference value occurs.
선체 응력 감시 장치(102)는 실시간으로 선체의 응력을 측정하며, 측정된 결과와 이전에 계산된 응력을 비교하여 반복적으로 선체의 응력의 예측치를 변경한다. 최적화 항해 제어부(120)는 이와 같이 계산되어진 데이터를 받아 선체의 응력 정보를 디스플레이하고, 응력 정보의 응력이 기준치를 초과하는 경우에는 경보를 발생시켜 응력 초과로 인한 문제가 발생하였음을 알린다. The hull stress monitoring device 102 measures the stress of the hull in real time, and compares the measured results with previously calculated stresses to change the predicted value of the hull stress repeatedly. The optimized navigation control unit 120 receives the calculated data and displays the stress information of the hull. When the stress of the stress information exceeds the reference value, an alarm is generated to inform that a problem due to the stress is exceeded.
횡요 방지 시스템(104)은 선체가 좌우로 흔들리는 것을 방지하도록 구성된 시스템이다. 이와 같은 시스템은 복합적으로 구성되며, 빌지 킬(Bilgy Keel), 자이로스코프(Gyroscopic Stabilizer), 선형의 개량 등도 횡요 방지 시스템(104)의 일부로 여길 수 있다. 또한, 선박의 기울어짐을 감지하여 기울어짐 각에 따라 자동으로 보정하도록 하는 시스템도 여기에 포함된다. 이와 같은 횡요 방지 시스템(104)도 최적화 항해 제어부(120)와 연동되어 기상 정보 및 파랑정보에 따라 횡요 방지 시스템(104)을 제어하여 기상 악화 및 악천후로 인한 선박의 전복 사고 등을 미연에 방지하며, 날씨 정보와 연동하여 횡요가 자동 항해 시스템(114) 및 전자 해도 시스템(116)의 항로를 결정한다. 예컨대, 최단 경로의 날씨가 악천후로 인하여 횡요가 심하게 발생할 것으로 예상되면, 항로를 자동으로 수정하여 더 최적의 항로를 전자해도 시스템을 통해 디스플레이시킬 수 있도록 하여 안전하고 효율적인 항해를 수행할 수 있도록 운항자를 보조한다.The yaw protection system 104 is a system configured to prevent the hull from swinging from side to side. Such a system is complex and may include Bilgy Keel, Gyroscopic Stabilizer, linear improvement, etc. as part of the yaw prevention system 104. Also included is a system that detects the inclination of the ship and automatically corrects it according to the inclination angle. The lateral yaw prevention system 104 is also linked with the optimized navigation control unit 120 to control the yaw prevention system 104 according to the weather information and the wave information to prevent the worsening of the weather and the overturning of the ship due to bad weather. In conjunction with the weather information, the traverse yaw determines the route of the automatic navigation system 114 and the electronic chart system 116. For example, if the weather on the shortest route is expected to cause severe crossover due to bad weather, the operator can automatically correct the route so that the more optimal route can be displayed through the system even though the operator can perform safe and efficient navigation. Assist.
화물 적하 계산 시스템(106)은 선체에 하적되어 있는 하중을 계산하고 이를 디스플레이하는 시스템이다. 최적화 항해 제어부(120)는 화물 적하 계산 시스템(106)에 의해 계산된 하중과 기상 정보 및 하중의 경중에 따라 선체 응력 감시 장치(102)와 횡요 방지 장치와 연동하여 선체의 현재 상태를 파악하고 파악된 정보에 따라 최적의 항로를 결정하고, 선박에 문제가 발생하였다고 생각하면, 경보 및 이에 대응 방안을 디스플레이시켜 운전자가 적절한 조치를 취할 수 있도록 보조한다. The cargo loading calculation system 106 is a system for calculating and displaying loads loaded on the hull. The optimization navigation control unit 120 interlocks with the hull stress monitoring device 102 and the yaw prevention device according to the load calculated by the cargo loading calculation system 106 and the weather information and the weight of the load, and identifies and understands the current state of the hull. Based on this information, the optimum route is determined, and if the vessel has a problem, the alarm and its countermeasures are displayed to assist the driver in taking appropriate action.
날씨와 관련된 기상 예보 시스템(108), 기상 팩스 시스템(110) 및 실시간 파랑 계측 시스템(112)과도 연동하여 예상 항로의 날씨들을 분석하여 최적의 항로를 제시한다. 최적의 항로는 현재의 선체 응력 감시 장치(102)에서 감시한 선체의 응력, 횡요 방지 시스템(104)에서 감지한 현재 및 앞으로의 횡요에 의한 정보를 예측하여, 다시 항로를 수정하고, 위험한 항로를 채택하는 경우에는 경보 메시지를 출력한다. 화물적하 계산 시스템은 현재의 날씨 정보 및 예상 항로의 날씨와 현재 선박에 적재되어 있는 화물의 특성과 적재되어 있는 중량 등을 고려하여 최적의 항로들을 제시한다. 만약, 최적의 시스템에서 항로를 벗어나는 경우에는 경보를 발생시킨다. In conjunction with the weather forecast system 108, weather fax system 110 and real-time wave measurement system 112 related to the weather to analyze the weather of the expected route to propose the optimal route. The optimum route predicts the information of the hull stress monitored by the current hull stress monitoring device 102 and the current and future transverse yaw detected by the yaw prevention system 104 to correct the route and correct the dangerous route. If adopted, an alarm message is output. The cargo loading calculation system suggests optimal routes considering the current weather information, the weather of the expected route, the characteristics of the cargo currently loaded on the ship, and the weight of the cargo. If it leaves the course in the optimal system, it generates an alarm.
전자 해도 시스템(116)은 기상예보 정보 및 선박의 건조 정보를 바탕으로 운항전에 입력된 출발 지점과 목표 지점을 바탕으로 지정된 항로를 운항하게 된다. 이 때, 경우에 대한 사전 분석을 수행하여 안전성, 경제성, 안락성 관점에서 최적의 항로를 계산한다. 계산된 최적 항로는 전자 해도 시스템(116)으로 전달되어 자동 항해 시스템(114)에 의해서 추종하게 된다. 운항중에는 실시간 파랑 계측 시스템(112)을 이용한 파랑 정보를 바탕으로하여 선박의 안전성, 경제성, 안락성을 평가한다. 선체 응력 감시 장치(102)를 사용하는 선박의 경우에는 계측된 결과와 계산된 결과를 비교하여 예측치를 보정하여 출력한다. The electronic chart system 116 operates the designated route based on the starting point and the target point input before the operation based on the weather forecast information and the ship construction information. At this time, the preliminary analysis of the case is performed to calculate the optimal route in terms of safety, economics and comfort. The calculated optimal route is transferred to the electronic chart system 116 and followed by the automatic navigation system 114. During operation, the safety, economics, and comfort of the ship are evaluated based on the wave information using the real-time wave measurement system 112. In the case of a ship using the hull stress monitoring device 102, the measured value is compared with the calculated result, and the predicted value is corrected and output.
도 2는 항해 계획 수립을 위해 지구 규모의 지도를 제공하고 항로의 중간 경우 지점 편집을 위한 도구가 상단에 위치하고 있는 화면이다. 이와 같은 웨더라우팅(Weather Routing)을 수행하기 위한 지구규모의 지도를 바탕으로 하여 각 항해 지점 입력 및 추가 삭제, 편집을 수행할 수 있도록 한다. 계획된 항로에 대해 데이터베이스에 저장하고 불러들이기를 수행할 수 있으며, 복수개의 항로를 비교하여 그려볼 수 있다. 항로 계획시에 유용한 최단기준선을 제공하며, 최종적으로 계획된 항로를 전자해도 시스템에서 불러들여 사용할 수 있도록 한다. 최적화 기능을 이용하여 선박 및 화물의 안전성, 경제성, 안락성을 고려한 관점에서 최적 경로를 제시한다. 즉, 경제성 측면에서의 항로와 안전성 측면에서의 항로 및 안락성 측면에서의 항로를 각각 계산하고, 이를 토대로 가장 최적의 항로를 제시한다. FIG. 2 is a screen showing a map of an earth scale for voyage planning and a tool for editing a point in the middle of a course at the top. Based on the map of the earth scale to perform such weather routing, each navigation point can be entered, deleted, and edited. You can save and load a planned route in a database and compare and draw multiple routes. It provides the shortest baseline that is useful when planning a route and allows the system to recall and use the final planned route. Using the optimization function, the optimal route is suggested in consideration of the safety, economy and comfort of ships and cargoes. That is, the route in terms of economy, the route in terms of safety, and the route in terms of comfort are respectively calculated, and the most optimal route is suggested based on this.
도 3은 항로의 기준선 및 항로의 최단거리를 표시한 지구규모의 지도를 나타낸 도면이다. 최적화 항해 제어부(120)는 다음의 주요 성능 지표를 계산하고, 이에 따른 경고의 발생 및 선박의 방향과 선속에 따른 주요 성능 지표의 변화를 계산하여 디스플레이하며, 안전하고 효율적인 항해를 수행할 수 있도록 운항자를 보조한다. 이와 같은 주요 성능 지표 계산 과정을 계획 항로 전체에 걸쳐 계산을 수행하여, 설정된 기준치와 비교한다. 내항 성능 기준(Seakeeping Performance Criteria)을 벗어나는 경로의 경우에 발생하는 각 지점을 알려준다. 이 경우에 앞서의 지침 기능을 사용하여 적절한 수정 항로에 대한 정보를 다시 얻을 수 있다. FIG. 3 is a diagram showing a map of a global scale displaying the baseline of the route and the shortest distance of the route. The optimized navigation control unit 120 calculates the following main performance indicators, calculates and displays the change of the main performance indicators according to the direction of the ship and the direction of the ship according to the warning, and operates to perform the safe and efficient navigation. Assist the child. The process of calculating these key performance indicators is carried out over the plan route and compared with the set baseline. It informs you of each point that occurs in the case of a route that is outside of the Sealing Performance Criteria. In this case, you can use the preceding guidance feature to get back information on the appropriate corrected route.
모니터(118)는 최적화 항해 제어부(120)에서 취합된 정보에 의해 출력된 안전성, 경제성 및 안락성의 측면을 고려하여 연산된 정보들이 출력된다. 이 때, 운용자는 날씨 정보, 즉 실시간 파랑 계측 시스템(112), 기상 팩스 시스템(110) 및 기상 예보 시스템(108)을 고려하여 결정할 수 있도록 함께 디스플레이 시킬 수 있도록 한다. The monitor 118 outputs information calculated in consideration of safety, economical efficiency, and comfort output by the information collected by the optimized navigation controller 120. At this time, the operator can display the weather information, that is, the real-time wave measurement system 112, the weather fax system 110 and the weather forecast system 108 together to be determined in consideration.
각각의 시스템 파라미터는 시스템을 구성하는 고정된 인자들이며, 선체 응력 감시 장치(102), 횡요 방지 시스템(104) 및 화물 적하 계산 시스템(106) 등에서 사용된다. 즉 배의 고유한 특성 또는 미리 정의되어 있는 성능 지표 등이 이에 해당된다. 이러한 인자들은 대상선이 결정되어지면 변동되지 않는 것이고, 주요 계산 프로시져(procedure)에서 계산을 위한 인자로 사용된다.Each system parameter is a fixed factor constituting the system and is used in the hull stress monitoring device 102, the yaw prevention system 104, the cargo loading calculation system 106, and the like. That is, the ship's unique characteristics or predefined performance indicators. These factors do not change when the target line is determined and are used as factors for calculation in the main calculation procedure.
이러한 시스템 파라미터 중에서 부가 저항 및 감쇄 계수, 선체 운동 응답 및 부가 저항 운동 응답은 자체적인 운동계산 프로그램을 이용하여 얻어지는 2차적인 것이다.이것은 다른 파라미터들과는 달리 시스템 구성을 위하여 내부적으로 계산을 수행하는 것을 의미한다. Among these system parameters, the additive resistance and damping coefficients, the hull motion response and the additional resistance motion response are secondary obtained using its own kinematic calculation program. This means that, unlike other parameters, calculations are performed internally for system configuration. do.
성능 추정을 위해서는 선박의 설계 단계에서 수행되어 지는 모형 시험 결과와 시운전 결과 등을 사용하는 것을 기본으로 하고 있다. In order to estimate the performance, it is based on using the model test results and the test run results performed at the ship design stage.
선체 건조시부터의 고정된 파라미터와는 달리 날씨 정보는 시시각각으로 변하는 가변 정보이다. 이와 같은 정보로는 기상 상태, 선박의 운항 조건, 항로 계획 등이며, 실시간 파랑 계측 시스템(112), 기상 팩스 시스템(110)이다. Unlike the fixed parameters from the time of hull construction, the weather information is variable information that changes every moment. Such information includes weather conditions, ship operating conditions, route planning, and the like, and includes a real-time wave measurement system 112 and a weather fax system 110.
다음의 가변 정보들은 최적화 항해 제어부(120)에서 취합되어 최적의 조건에 대응하는 항로를 계획한다. The following variable information is collected by the optimized navigation controller 120 to plan a route corresponding to an optimal condition.
(1) 기상 상태 (파랑 조건) : 내항성능 추정을 위한 기본적인 입력이다. 본 시스템을 어떤 용도로 사용하느냐에 따라서 사용하게 되는 출처가 다음과 같이 달라진다.(1) Meteorological conditions (blue conditions): These are the basic inputs for weatherproof performance estimation. Depending on the purpose of using the system, the source used will vary as follows.
- 통계 데이터(GWS 등)는 년간 또는 계절별 항해 계획이나 내항 성능을 추정하기 위한 정보로 사용된다. Statistical data (GWS, etc.) are used as information for estimating yearly or seasonal sailing plans or seaward performance.
- 최적화 항해 기상 예보 자료(WAFS등) : 개별적인 운항에 있어서 항로 계획을 수립하는 단기적인 목적이 된다. -Optimized voyage weather forecast data (WAFS, etc.): These are short-term objectives for establishing route plans for individual operations.
(2) 실시간 계측 자료(목측 or WaveXTM): 현상태에서 발생할 수 있는 위험 상황을 추정할 수 있도록 한다.(2) Real-time measurement data (observation or WaveX TM ): It allows to estimate the risk situation that may occur in the present state.
(3) 운항 조건(상태) : 선박의 위치, 속도, 방향 등이다. 운항 조건은 시스템의 사용 용도에 따라서 다음과 같이 달리 대처 가능하다. (3) Operation conditions (status): Location, speed, direction, etc. of ship The operating conditions can be handled differently according to the usage of the system as follows.
- 항해 계획 : 항로 계획을 수립하는 목적 (장기 또는 단기적으로 성능을 추정한다.)-Nautical plan: the purpose of establishing a route plan (estimate performance in the long term or short term)
- 실시간 계측 자료 (ECDIS등) : 현상태에서 발생할 수 있는 위험 상황 추정-Real-time measurement data (ECDIS, etc.): Estimation of dangerous situations that may occur in the present state
(4) 항로 계획은 위의 운항 조건을 결정하게 되는 용도로 사용되며, 본 발명의 전술한 단계들을 통합하여 관리하여 최적의 항해를 계획한다. (4) The route plan is used to determine the above operating conditions, and integrates and manages the above-described steps of the present invention to plan optimal navigation.
이들 항해에 필요한 주요 계산 프로시져는 시스템 파라미터와 시스템 입력을 이용하여 성능 추정을 직접적으로 수행하는 일종의 하부 시스템을 의미한다. 본 시스템의 기본적인 성능 추정을 담당하는 부분으로, 다음과 같은 하부 시스템이 있다.The main calculation procedures required for these navigations are a kind of subsystem that directly performs performance estimation using system parameters and system inputs. In charge of the basic performance estimation of this system, there are the following sub-systems.
슬래밍(Slamming) 발생 확률 계산 시스템, 그린워터(Green Water) 발생 확률 계산 시스템 및 프로펠러 레이싱(Propeller Racing) 발생 확률 계산 시스템 등이 있다. 이와 같은 슬래밍 그린워터 및 프로펠러 레이싱은 내항에 문제를 발생시킬 수 있는 인자들이다. Slamming occurrence probability calculation system, Green Water occurrence probability calculation system, and Propeller Racing occurrence probability calculation system. Such slamming green water and propeller racing are factors that can cause problems in the inner port.
또한, 6자유도 운동 변위 및 가속도 계산 시스템에서는 벤딩 모멘트(Bending moment)를 측정한다. 감속 추정기(Speed Reduction Estimator)는 소요시간, 소요 마력 및 연료 소모량을 측정한다. 파라메트릭 롤 추정기(Parametric Roll Estimator)는 파라메트릭 롤의 발생 가능 여부를 측정한다. 도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 속도 저하량, 소요시간, 소요 마력 및 연료 소모량을 측정하여 디시플레이한 화면이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 속도 저하량, 소요시간, 소요 마력 및 연료 소모량을 정리하여 디스플레이한 화면이다. In addition, the bending moment is measured in the six degree of freedom motion displacement and acceleration calculation system. The Speed Reduction Estimator measures time required, horsepower required and fuel consumption. A parametric roll estimator measures whether parametric rolls can occur. Figure 4 is a screen display by measuring the speed reduction amount, time required, horsepower required and fuel consumption in accordance with an embodiment of the present invention, Figure 5 is a speed reduction amount, required time, This is a screen that displays the horsepower and fuel consumption required.
이와 같은 모든 인자들은 통합되어 항로 성능 추정기에 의해 모든 것이 종합적으로 측정 또는 추정된다. 도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 평가 항목들이 종합적으로 모니터링 되어 디스플레이된 화면이다. 도면에는 10개의 평가 항목에 대한 평가가 디스플레이 되어 있다. All these factors are integrated so that everything is measured or estimated by the route performance estimator. 6 is a screen in which evaluation items are comprehensively monitored and displayed according to an embodiment of the present invention. In the figure, evaluations of ten evaluation items are displayed.
이와 같이 추정 및 측정된 결과값 및 추정치들은 시스템 출력부를 통해 출력된다. 즉, 최종적으로 시스템에서 운용자에게 디스플레이 되어 모니터(118)를 통해 구현되어 나타나게 되는 기능이다. 항로 계획에 대한 종합적인 평가 결과에 대한 보고 기능 등이 포함되어 디스플레이된다. The estimated and measured results and the estimates are output through the system output unit. That is, the function is finally displayed to the operator in the system is implemented through the monitor 118 appear. It is displayed including the reporting function for the comprehensive evaluation result of the route plan.
본 시스템은 외부의 기상 예보 시스템(108)(Weather Forecasting System)으로부터 기상 예보 정보를 받는다. 기상 예보 정보는 인터넷이나 위성 통신을 이용하여 수신될 수 있다. 기상 팩스 시스템(110)은 항해자에 의해 직접 기상 정보를 입력하기 위하여 사용된다. 입력된 기상정보는 그림 3에서와 같이 Wave Information이라고 표시된다. 경우에 따라서는 항해자의 육안 계측 자료가 성능 감시(monitoring) 기능을 위하여 사용된다.The system receives weather forecast information from an external weather forecasting system 108. Weather forecast information may be received using the Internet or satellite communications. The weather fax system 110 is used by the navigator to input weather information directly. The entered weather information is displayed as Wave Information as shown in Figure 3. In some cases, visual measurements of the navigator are used for performance monitoring.
항해 조건(Navigation Condition) 중 선박의 화물 적재 상태는 적하 제어 컴퓨터(Loading Computer)에 의해서 입력될 수도 있고 사용자에 의해서 입력될 수 있다. 기타 항로의 경유점 및 엔진회전수 등은 데이터 베이스에 저장된 계획으로부터 읽어올수도 있다. 또한, 실시간 감시의 목적으로는 ECDIS 또는 GPS등으로부터 선박의 위치와 속도 선박 엔지의 분당 회전수(RPM) 등을 읽어올수 있다.The cargo loading status of the vessel during navigation conditions may be input by a loading computer or by a user. Other routes and engine speeds can also be read from plans stored in the database. In addition, for the purpose of real-time monitoring, the position of the ship and the revolutions per minute (RPM) of the ship's engine can be read from the ECDIS or GPS.
시스템 파라미터(System Parameter)는 선박의 주요 특성치와 기타 주요 설정치를 포함한다. 주된 파라미터는 선박의 내항 성능 추정과정을 통해서 얻어지는 선박의 운동 응답 (RAO)이다. System Parameters include the ship's main characteristics and other key settings. The main parameter is the ship's kinetic response (RAO) obtained through the ship's inboard performance estimation process.
이러한 시스템 모델과 외부 입력 그리고 운항 조건을 이용해서 선박의 6자유도 운동을 추정하고, 선박의 선속 저하량과 , 소요마력 증가량 , 엔진회전수 변동량, 연료 소모량을 추정한다. 또한 슬래밍 발생 확률, 갑판 침수 발생 확률, 프로펠러 레이싱 확률을 계산하며, 이와 동시에 파랑 중 횡요에 의해 복원성 상실로 인한 전복 발생 위험도를 계산한다. 그리고 도착지까지의 소요시간을 추정한다. 도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 횡요에 의한 선박의 위험을 알릴 수 있도록 화면 구성된 디스플레이 화면이다. Using these system models, external inputs and operating conditions, the ship's six-degrees-of-freedom motion is estimated, and the ship's ship deterioration, horsepower increase, engine speed variation, and fuel consumption are estimated. It also calculates slamming probability, deck flooding probability, and propeller racing probability, and at the same time calculates the risk of tipping over due to loss of stability due to sideways waves. And estimate the time required to the destination. FIG. 7 is a display screen configured to display a danger of a ship due to sidewalks according to an embodiment of the present invention.
도 7에 도시된 바와 같이 파도의 주기를 x축으로 하고 파고를 y축으로 하여 이를 안전영역과 위험영역을 그래프로 나타냄으로써, 위험 영역과 안전영역을 스스로 판단하여 배가 위험한 영역으로 항해자지 않도록 하며, 배가 위험한 영역에 존재하여 위험 수위에 해당하는 횡요가 발생하는 경우, 횡요 방지시스템에 의해 배가 기울어진 각도를 보정하여 항해할 수 있도록 한다. 이와 같이 배의 위험을 스스로 판단할 수 있도록 함으로써, 위험 지역을 피할고 또한, 위험한 횡요에 있는 경우에도 배의 기울어짐 각도를 보정할 수 있도록 한다. 또한, 도 7에 나타난 바와 같은 디스플레이 화면을 제공함으로써 항해사가 도 7에 나타난 횡요의 정보에 따라 배의 항로 등을 변경/유지하여 항해할 수 있도록 한다. 이와 같은 횡요정보는 실시간으로 변하는 가변정보이다. As shown in Figure 7, the cycle of the wave to the x-axis and the crest height to the y-axis to represent the safety zone and the danger zone in a graph, by judging the danger zone and the safety zone by themselves so that the ship does not sail to the dangerous zone. In the event that the ship is in a dangerous area and a yaw corresponding to the level of danger occurs, the yaw prevention system will allow the ship to correct its angle of inclination. In this way, the ship's risk can be judged on its own, thereby avoiding the danger zone and correcting the ship's inclination angle even when the ship is in danger. In addition, the display screen as shown in FIG. 7 allows the navigator to sail by changing / maintaining the ship's route and the like in accordance with the information of the crosswalk shown in FIG. 7. Such yaw information is variable information changing in real time.
따라서, 위의 계산 과정을 미리 지정해둔 판단 기준에 의하여 평가하고 평가된 결과가 최적화되도록 항로 계획을 변경한다. Accordingly, the route plan is changed to evaluate the above calculation process according to the predetermined criteria and to optimize the evaluated result.
이와 같은 최적화는 경제성과 안전성 및 안락성 등을 종합적으로 평가하여 자동으로 항로 계획을 구성할 수 있도록 한다. 또는 이와 같은 최적화된 정보를 바탕으로 항해자의 항해에 보조적인 역할을 수행할 수 있도록 한다. This optimization allows for automatic route planning by comprehensively assessing economics, safety and comfort. Or, based on such optimized information, the navigator can play a supporting role.
이와 같이 최적화된 항로 계획은 전자 해도 시스템(116)으로 전달되어 추적 제어(Track Contorl) 기능에 의해 운항될수 있도록 한다.This optimized route plan is delivered to the electronic chart system 116 so that it can be operated by a track control function.
본 발명은 선박을 운용하는 선사로 하여금 선박 항해시에 최적의 경제성과 안전성을 갖는 항로 계획을 얻을 수 있도록 하며, 선박을 실제 운용하는 항해자는 이와 같은 정보를 보조 정보로 이용하여 막연한 직관과 경험에 의한 판단이 아니라 정량적으로 의미있는 판단을 내릴 수 있고, 운항 중에도 본 발명에 의해 결정된 계산 결과에 따라 안정성 등에 대한 정확한 판단을 내릴 수 있으며, 각종 운동성능 지표를 실시간 관측함으로써 조기에 적절한 판단을 내릴수 있어, 불필요한 회피 거동이나 무모한 운항 계획 등의 문제를 피할 수 있는 효과가 있다. The present invention enables a ship carrier operating a ship to obtain a route plan having optimal economic and safety when sailing a ship, and a navigator who actually operates a ship uses such information as an auxiliary information. It is possible to make a quantitatively meaningful judgment instead of a judgment, and to make an accurate judgment on stability, etc. according to the calculation result determined by the present invention even during a flight, and to make an appropriate judgment early by observing various performance performance indicators in real time. This can avoid problems such as unnecessary evasion behavior or reckless flight planning.
앞서의 내항성능 모니터링 및 지침 기능이 어는 구간에서의 운동성능을 나타낸다고 한다면 이러한 운동성능 평가를 전체 계획 항로에 걸쳐서 수행하여 항로 전체를 파악할 수 있도록 하기 위한 기능이다. 각 구간별로 앞서의 10개의 성능 평가 항목을 기준에 대한 비율로 나타내어 준다. 위의 막대 그래프는 전방향에 대한 것이고 아래의 것은 계획한 항로에서의 방위에 대한 것이다. 사용자는 항해의 어느 시점이 문제인지를 쉽게 파악할 수 있는 효과가 있다. If the above-mentioned ship performance monitoring and guidance function indicates exercise performance in a freezing section, this exercise performance evaluation is carried out over the entire planned route so that the whole route can be identified. For each section, the previous 10 performance evaluation items are expressed as the ratio of the standard. The bar graph above is for all directions, and the one below is for heading in the planned route. The user can easily determine at what point in the voyage is the problem.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따라 선박의 최적화 항해 시스템의 구성을 도시한 블럭도. 1 is a block diagram showing the configuration of an optimized navigation system of a ship according to an embodiment of the present invention.
도 2는 항해 계획 수립을 위해 지구 규모의 지도를 제공하고 항로의 중간 경우 지점 편집을 위한 도구가 디스플레이된 화면. 2 is a screen showing a map of the earth scale for sailing planning and displaying a tool for editing a point in the middle of a course.
도 3은 항로의 기준선 및 항로의 최단거리를 표시한 지구규모의 지도를 나타낸 도면. 3 is a map of a district scale showing the baseline of the route and the shortest distance of the route.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 속도 저하량, 소요시간, 소요 마력 및 연료 소모량을 측정하여 디시플레이한 화면. Figure 4 is a screen display by measuring the amount of speed reduction, required time, required horsepower and fuel consumption in accordance with an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 속도 저하량, 소요시간, 소요 마력 및 연료 소모량을 정리하여 디스플레이한 화면. Figure 5 is a screen displayed by summarizing the speed reduction amount, time required, horsepower required and fuel consumption according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 평가 항목들이 종합적으로 모니터링되어 다스플레이된 화면. 6 is a screen in which evaluation items are comprehensively monitored and displayed according to an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 횡요에 의한 선박의 위험을 알릴 수 있도록 구성된 디스플레이 화면. Figure 7 is a display screen configured to notify the danger of the ship due to the cross yaw in accordance with an embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명><Brief description of symbols for the main parts of the drawings>
102 : 선체 응력 감시 장치 104 : 횡요 방지 시스템102: hull stress monitoring device 104: cross yaw prevention system
106 : 화물 적하 계산 시스템 108 : 기상 예보 시스템106: cargo loading calculation system 108: weather forecast system
110 : 기상 팩스 시스템 112 : 실시간 파랑 계측 시스템110: weather fax system 112: real-time wave measurement system
114 : 자동 항해 시스템 116 : 전자 해도 시스템114: automatic navigation system 116: electronic chart system
118 : 모니터 120 : 최적화 항해 제어부118: monitor 120: optimization navigation control
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