KR20070013701A - System and method for providing ship optimal route - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 선박의 최적 항로 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도.1 is a schematic view showing an optimum route system of a ship according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 최적 항로 평가 장치를 나타낸 구성도.2 is a block diagram showing an optimum route evaluation apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 3 내지 도 9는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 선박 최적 항해 시스템을 이용하여 출력되는 화면을 나타낸 예시도.3 to 9 is an exemplary view showing a screen output by using the vessel optimum navigation system according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
200…최적 항로 평가 장치 210…내부 장치200... Optimum
220…항해 프로그램 222…선속 저하 프로그램220...
224…내항 평가 프로그램 226…항로 계획 프로그램224... Inner Harbor Assessment Program 226. Route Planning Program
230…항해 데이터 정보 232…전자 해도 정보 데이터230...
234…기장 예보 데이터 236…선체 설계 데이터234... Millet forecast
240…외부 장치 241…선체 응력 감시 장치240...
242…화물 적하 계산 장치 243…횡요 방지 장치242... Load
244…파랑 계측 장치 245…기상 정보 출력 장치244...
246…알피엠 장치 250…중앙 처리 장치246... RPM 250. Central processing unit
본 발명은 선박 최적화 항해 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a ship optimized navigation system and method.
현재의 항해용 항로 설정은 크게 주 항로 계획인 항해사와 선장이 주로 사용하는 종이 해도 혹은 전자 해도(Electronic Chart Display and Information System: ECDIS)에 항로 계획을 설정하고 있는 방법과 보조 항로 계획인 기상 회사에서 제공하는 기상 시스템 프로그램(기상 예보 시스템)을 탑재하여 기상 서비스를 연동한 항로 계획을 설정하는 방법이 있다.The current navigation route setting is largely based on the method of setting the route plan on the paper chart or electronic chart (ECDIS), which is mainly used by the navigators and the captain who are the main route plan, and the meteorological company which is the auxiliary route plan. There is a method of setting a route plan incorporating a weather service by providing a weather system program (weather forecast system) provided.
우선 종이 해도에서의 항로 설정에서는 출항 항구와 도착 항구까지의 대권 및 최단거리 기타 지형 장애물 요소를 드로윙 및 작도하여 고려한 항로를 택하고 있으며, 전자 해도에서의 항로 설정에서는 출항 항구와 도착 항구까지의 지점을 지구 좌표계를 인식하는 전자 해도 컴퓨터 시스템 내에서 작도하여 항로를 설정하고 있다. 여기서 종이 해도 및 전자 해도의 항로 설정은 기상을 별개 혹은 독립적으로 인식하거나 혹은 고려하지 않는 항로 설정 방법이다. 이러한 항로 설정 방법은 도착 항구 혹은 도착 지점의 도착 예정 시간(Estimated Time of Arrival: ETA)을 기 상과 별개로 인식하여 선속 저하의 감소량, 선체 설계(Offset) 데이터, 선박의 적하 상태에 따른 흘수 값 및 복원력 값이 정확히 고려하지 않는 계산 방법이다.First of all, the route setting on the paper chart is selected by drawing and constructing the large and shortest distance and other terrain obstacles to the port of departure and arrival. An electronic chart recognizing the global coordinate system is constructed in the computer system to establish a route. Here, the route setting of the paper chart and the electronic chart is a route setting method that does not recognize or consider the weather separately or independently. This route setting method recognizes the estimated time of arrival (ETA) at the arrival port or arrival point separately from the weather, and reduces the decrease in ship speed, the hull design data, and the draft value according to the ship's loading condition. And resilience values do not accurately account for calculations.
이러한 경우 실제 대양 항해 시 도착 예정 시간의 많은 오차가 발생하는 것이 실상이다. 실제로 해운 회사에서는 선박의 선속(Service speed)을 일률적으로 계산하여 도착 예정 시간을 계산하고 있어 도착 예정 시간의 변수가 다분히 많으므로 해운 회사가 초기 장기적 기간의 스케줄을 계획하여 결국 운항의 마진은 높은데 운항률이 감소되는 불합리한 모순이 발생되고 있다.In this case, it is a fact that a lot of errors of the estimated time of arrival occur in actual sea voyage. In fact, the shipping company calculates the ship's service speed uniformly to calculate the estimated time of arrival. Since there are many variables of the estimated time of arrival, the shipping company plans the initial long-term schedule and eventually the flight margin is high. There is an unreasonable contradiction in which the rate is reduced.
또한 보조 항로 계획 방법에 관해서는 기상 회사의 가상 데이터 및 기상 데이터를 읽어 들이는 프로그램을 탑재한 경우에 한해서 주 항로 계획 방법을 우선으로 하여 항해 계획 설정을 보조 및 수정하고 있다. 앞서 주 항로 계획 방법과 같이 보조 항로 계획 방법은 선속 저하의 감소량 및 선체 설계 데이터의 미반영, 선박의 적하 상태에 따른 흘수 값, 복원력 값을 정확히 고려하지 않는 계산 방법이다. 이 방법은 세부적인 항해 계획 설정에 관해서 항상 독립적으로 운용하기가 어려우며 항상 주 항로 계획 방법인 종이 해도 및 전자 해도에 우선하여 항로 계획을 설정한 후 보조 항로 계획 방법을 통해 항로를 수정하고 제시한다. 이 경우에도 선박의 정확한 성능 추정없이 이루어진 서비스에 국한된 것이어서 실제 선박의 정량적인 평가, 방법이 이루어 질 수 없었다. 보조 항로 계획 방법은 항해 전반에 걸쳐 종이 해도 및 전자 해도처럼 수심, 지형 정보, 섬과 장애물의 정보, 해류 정보 및 지역의 규정과 규칙 등이 표시되어 있지 않고 무질서하게 지도화(Map) 처리되어 단순한 대양 항로 및 소 축척에서 보는 항로 구간의 지침이라고 할 수 있다. 이러한 지도 화 처리는 항로 전 구간에 걸쳐 사용하기가 어려우므로 2차 항로 계획 설정이라고 일컬어진다.As for the auxiliary route planning method, the navigation plan setting is assisted and modified by giving priority to the primary route planning method only when a program that reads virtual data and meteorological data of a meteorological company is installed. Like the main route planning method, the supplementary route planning method is a calculation method that does not accurately consider the amount of reduction in ship speed and the incomplete reflection of hull design data, the draft value according to the ship's loading condition, and the resilience value. This method is difficult to operate independently at all times regarding detailed sailing plan setting, and it is always possible to set a route plan in preference to the main route planning method, paper chart and electronic chart, and then revise and present the route through the supplementary route plan method. Even in this case, it was limited to the service that was performed without accurate estimation of the ship's performance, so the quantitative evaluation and method of the ship could not be achieved. Auxiliary route planning methods are simple and randomly mapped without any depth, topographical information, island and obstacle information, currents, and local regulations and rules like paper and electronic charts throughout the voyage. This is a guideline of the sea route and sea route scale. This mapping process is called secondary route planning because it is difficult to use throughout the route.
오늘날 주 항로 계획 방법의 단점은 해도(海圖)와 같이 수로서지의 정보를 전혀 표현하지 않은 채 항로 설정을 하고 있는 것이다.The disadvantage of today's main route planning method is that the route is set up without any representation of the waterway location, such as the island.
상기의 주, 보조 항로 계획 방법은 항로 계획을 수립하는 과정에 있어서 개벽 선박의 파랑 중의 운동 특성 및 선속 감소, 마력 증가, 선체와 화물 파손 가능성 및 선원의 안락성 등에 대해 정량적인 평가 방법 및 기준이 없는 상태에서 항해사의 경험 및 직관에 따른 항로 계획이 대부분이었다. 선박의 정보가 입력되어 있지 않고 성능 추정 없이 이루어진 서비스이기 때문에, 실제 개벽 선박의 주요 성능 지표에 대해서는 정량적인 평가 및 판단이 이루어 질 수 없고, 실시간 해상 상태에 대한 성능 평가는 불가능하였다.The above-mentioned primary and secondary route planning methods do not have a quantitative evaluation method and criteria for the movement characteristics and the speed of ships, the increase in horsepower, the possibility of damage to the hull and cargo, and the comfort of the crew during the course of the route planning. The route plan was mostly based on the experience and intuition of the navigator. Because the service was not inputted and without the performance estimation, the main performance indicators of the actual open vessel could not be quantitatively evaluated and judged, and the performance evaluation on the real-time sea condition was not possible.
이에 따라 항로 계획의 정량적인 평가가 이루어질 수 없었으며, 자동 항해 시스템에 의존한다고 하여도 해당 선박에서 적합하지 못한 경우가 발생하므로 경제적 손실이 발생하고 선박 및 화물의 안전성도 보장할 수 없는 문제점이 있었다.Accordingly, the quantitative evaluation of the route plan could not be made, and even if it depends on the automatic navigation system, there is a problem in that it is not suitable for the vessel, resulting in economic losses and inability to guarantee the safety of the ship and cargo. .
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 선박에 대한 정확한 운동 성능을 추정하고, 주어진 파랑 정보를 분석하는 선박 최적 항로 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a ship optimum route system and method for estimating the accurate motion performance for the vessel, and analyzing the given wave information.
본 발명의 다른 목적은 기상 예보 장치와 선체 설계 데이터 및 전자 해도 정 보 데이터의 내부 정보를 이용하여 항로를 계획하는 선박 최적 항로 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a ship optimum route system and method for planning a route using weather forecasting device, hull design data, and electronic chart information data.
본 발명의 또 다른 목적은 경보의 발생 및 선박의 방향과 선속에 따른 주요 성능 지표의 변화를 계산하여 안전하고 효율적인 항해를 수행시키는 선박 최적 항로 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.It is yet another object of the present invention to provide an optimum ship navigation system and method for performing safe and efficient navigation by calculating the occurrence of an alarm and a change in key performance indicators according to the direction and ship speed of the ship.
상술한 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 선박의 항해를 위한 항해 프로그램 및 항해 데이터 정보를 포함하는 내부 장치, 선박의 운항 관리를 위한 고정 정보 관리 장치, 가변 정보 관리 장치를 포함하는 외부 장치, 선박의 출발 지점과 목표 지점을 바탕으로 운항 항로를 제공하는 전자 해도 표시 정보 장치, 선박의 경도, 위도 및 속력을 실시간으로 관측하는 위성 항법 장치와 연동하고, 상기 내부 장치, 외부 장치 및 전자 해도 표시 장치와 연동하여 운항 항로를 결정하는 중앙 처리 장치 및 상기 중앙 처리 장치에서 계산된 결과를 출력하는 출력 장치를 포함하는 선박 최적화 항해 시스템을 제공할 수 있다.In order to achieve the above objects, according to an aspect of the present invention, an internal device including a navigation program and navigation data information for the navigation of the ship, a fixed information management device for the operation management of the ship, a variable information management device The external device, an electronic chart display information device providing a navigation route based on a ship's starting point and a target point, and a satellite navigation device that monitors the ship's longitude, latitude, and speed in real time, and the internal device and the external device. And an output device for outputting a result calculated by the central processing unit and a central processing unit for determining a navigation route in cooperation with the electronic chart display device.
바람직한 실시예에서, 상기 항해 프로그램은 바람과 파랑으로부터의 외력에 의한 부가 저항값을 계산하는 선속 저하 프로그램, 선박의 정확한 운동 성능을 추정하는 내항 평가 프로그램 및 선박의 출발 지점과 도착 지점간의 최단 거리 기준선을 계산하는 항로 계획 프로그램을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 또한, 상기 항해 정보 데이터는 연안 항로, 장애물 및 수심 정보가 저장된 전자 해도 정 보 데이터, 기상 정보를 소정의 수단을 통해 입력받는 기상 예보 데이터 및 선박의 건조 시 선체의 정보를 바탕으로 계산된 선체 정보 데이터를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 또한, 상기 고정 정보 관리 장치는 선체 건조 시 측정된 선체의 응력으로부터 현재 선체의 응력을 실시간으로 감시하기 위한 선체 응력 감시 장치, 선체가 좌우로 흔들리는 것을 방지하기 위한 횡요 방지 장치, 선체에 선적된 화물의 하중을 계산하는 화물 적하 계산 장치 및 선박의 엔진 회전수를 측정하는 알피엠(RPM) 장치를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 또한, 상기 가변 정보 관리 장치는 위성, 인터넷 및 기상 정보 제공 업체로부터 수신된 기상 정보를 바탕으로 이를 분석하는 파랑 계측 장치 및 위성, 인터넷 및 기상 정보 제공 업체로부터 수신된 기상 정보를 출력하여 항해자에게 제공하는 기상 정보 출력 장치를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 또한, 상기 전자 해도 표시 정보 장치는 출발 지점과 목표 지점을 바탕으로 지정된 운항 항로로 선박을 변침시켜 운항하게 하는 자동 항해 장치를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 또한, 상기 출력 장치는 상기 중앙 처리 장치로부터 계산된 결과를 양식화된 문서로 출력하는 것을 특징으로 할 수 있다. In a preferred embodiment, the voyage program includes a ship deceleration program that calculates an additional resistance value due to external forces from wind and waves, a sea port evaluation program that estimates the exact kinetic performance of the ship, and a shortest distance baseline between the ship's starting and arrival points. It may be characterized by including a route planning program for calculating the. The navigation information data may include electronic chart data storing coastal routes, obstacles, and water depth information, weather forecast data inputting weather information through a predetermined means, and hull information calculated based on hull information when a ship is built. It may be characterized by including the data. In addition, the fixed information management device is a hull stress monitoring device for monitoring in real time the stress of the current hull from the stress of the hull measured at the time of the hull construction, a yaw prevention device to prevent the hull from side to side swing, cargo shipped to the hull It may be characterized in that it comprises a cargo drip calculation device for calculating the load of the and the RPM (RPM) device for measuring the engine speed of the vessel. In addition, the variable information management device outputs the weather information received from the satellite, the Internet and meteorological information providers based on the wave measurement device and satellite, the Internet and weather information provider to provide the navigator outputs It may be characterized in that it comprises a weather information output device. In addition, the electronic chart display information device may be characterized in that it comprises an automatic navigation device for changing the ship to the navigation route specified on the basis of the departure point and the target point. In addition, the output device may be characterized in that for outputting the result calculated by the central processing unit as a stylized document.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 선박의 항해를 위한 항해 프로그램 및 항해 데이터 정보를 포함하는 내부 장치를 이용하여 선박의 항로를 계획하는 단계, 선박의 운항 관리를 위한 고정 정보 관리 장치 및 가변 정보 관리 장치 포함하는 외부 장치를 이용하여 선박의 항로를 평가하는 단계, 선박의 출발 지점과 목표 지점을 바탕으로 전자 해도 표시 정보 장치를 통해 운항 항로를 제공하는 단계, 선박의 경 도, 위도 및 속력을 실시간으로 관측하는 위성 항법 장치와 연동하고, 상기 내부 장치 , 외부 장치 및 전자 해도 표시 정보 장치와 연동하여 중앙 처리 장치를 통해 운항 항로를 결정하는 단계 및 상기 중앙 처리 장치에서 계산된 결과를 출력 장치를 통해 출력하는 단계를 포함하는 선박 최적화 항해 방법을 제공할 수 있다.According to another aspect of the present invention, the step of planning the route of the vessel by using the internal device including the navigation program and the navigation data information for the navigation of the vessel, fixed information management device and variable information management device for the operation management of the vessel Evaluating the ship's route using an external device, including providing a navigation route through an electronic chart display information device based on the ship's starting point and target point, and in real time on the ship's longitude, latitude and speed Determining an operating route through a central processing unit by interworking with the observing satellite navigation device, interworking with the internal device, an external device, and an electronic chart display information device, and outputting the result calculated by the central processing device through an output device; It can provide a vessel optimization navigation method comprising the step of.
이어서, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. Next, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 선박의 최적 항로 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.1 is a schematic view showing an optimum route system of a ship according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 최적 항로 시스템은 위성 항법 장치(GPS, 101), 최적 항로 평가 장치(200), 전자 해도 표시 정보 장치(105), 자동 항해 장치(107) 및 출력 장치(109)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the optimum route system according to the present invention includes a satellite navigation device (GPS) 101, an optimum
위성 항법 장치(Global Positioning System: GPS, 101)는 위성을 통해 경위도 상의 데이터를 입력받아 최적 항로 평가 장치(200)로 측정된 경위도와 선박의 속력을 실시간으로 전송하는 기능을 포함한다.The GPS (Global Positioning System) (GPS) 101 includes a function of receiving data on a latitude and longitude through a satellite and transmitting the latitude and speed of the vessel measured by the optimum
최적 항로 평가 장치(200)는 위성 항법 장치, 전자 해도 표시 정보 장치(105) 및 출력 장치(109)와 연동한다. 상기 최적 항로 평가 장치(200)는 위성 항법 장치(101)로부터 수신된 기상 정보를 이용하여 선박의 내항 성능을 계산하는 기능을 포함한다. 또한 상기 최적 항로 평가 장치(200)는 선속 저하 및 엔진 회전수의 증감 등을 고려하여 선박의 도착 예정 시간 및 연료 소모량을 추정하는 기능을 더 포함한다. 또한 상기 최적 항로 평가 장치(200)는 선박 운항 시 실시간으로 파도의 높이, 주기, 방향 등의 정보를 획득하여 선박의 운동 안전성을 평가하는 기능을 더 포함할 수 있다.The optimum
전자 해도 표시 정보 장치(105)는 선박의 출발 지점과 목표 지점을 바탕으로 운항 항로를 제공하는 기능을 포함한다. 상기 전자 해도 표시 정보 장치(105)는 최적 항로 평가 장치(200)와 연동되어 전자 해도 정보 데이터를 최적 항로 평가 장치로 전송하는 기능을 더 포함한다. 또한 전자 해도 표시 장치(105)는 안전성, 경제성, 안락성의 관점에서 최적의 운항 항로를 계산하여 자동 항해 장치(107)로 전송하는 기능을 포함한다. 상기 자동 항해 장치(107)는 운항 시 전자 해도 표시 정보 장치(105)의 부분 모드인 운항 항로 결정에 따라 선박의 운항 항로를 자동으로 변침하여 선박을 운항시키는 기능을 포함한다.The electronic chart
출력 장치(109)는 중앙 처리 장치(CPU)로부터 전송된 정보를 출력하기 위한 장치로서 모니터 및 프린터를 포함할 수 있다. 여기서 상기 프린터는 최적 항해 중앙 처리 장치에서 취합된 정보에 의해 보고서를 출력할 수 있다. 또한 상기 프린터는 양식화된 특정 폼을 적용시켜 중앙 처리 장치를 통해 계산된 결과들을 보고서 문서로 출력할 수 있다. 상기 출력 장치(109)는 중앙 처리 장치를 통해 안정성, 경제성, 편리성 및 안락성의 측면을 고려된 연산 정보들을 출력할 수 있다. 이때 항해사는 파랑 계측 장치, 기상 정보 출력 장치를 고려하여 최적 운항 항로를 결정할 수 있도록 파랑 계측 정보와 기상 정보를 출력시킬 수 있다.The
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 최적 항로 평가 장치를 나타낸 구성도이다.2 is a block diagram showing an optimum route evaluation apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 따른 최적 항로 평가 장치(200)는 내부 장치(210), 외부 장치(240) 및 중앙 처리 장치(250)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the optimum
내부 장치(210)는 항해 프로그램(220) 및 항해 데이터 정보(230)를 포함한다. 상기 내부 장치(210)는 선박의 항해를 위한 선박의 항로를 계산하기 위해 중앙 처리 장치(250)와 연동할 수 있다.The
항해 프로그램(220)은 선속 저하 프로그램(222), 내항 평가 프로그램(224) 및 항로 계획 프로그램(226)을 포함한다. 상기 선속 저하 프로그램(222)은 선속 저하의 감소량을 추정하기 위해 선박이 항해 중 기상 예보 데이터(234)를 통해 파랑 정보의 수치인 파고, 파장 및 파향을 입력받는다. 상기 선속 저하 프로그램(222)은 선체 설계 데이터(236)가 반영되고 선박의 적하 상태에 다른 흘수 값 및 복원력 값이 입력되면, 상기 선체 설계 데이터(236)에서 계산된 부가 저항값을 얻어 선속 저하의 감소량의 결과를 유추하여 항해 계획을 화면상에 출력하는 기능을 수행한다.The
상기 내항 평가 프로그램(234)은 선박의 운동 성능에 관해 계산된 결과를 출력하는 기능을 수행한다. 상기 내항 평기 프로그램(234)의 시스템 파라미터는 선박의 주요 특성치와 기타 주요 설정치를 포함하고 주된 파라미터로 선박의 내항 성능 추정 과정을 통해 얻어지는 선박의 운동 응답을 포함한다. 상기 내항 평가 프로그램은(234) 상기 시스템 모델, 외부 입력 및 운항 조건을 이용하여 선박의 6자 유도 운동 변위 및 가속도 계산 시스템에서 벤딩 모멘트를 측정시키는 기능을 포함한다.The
상기 항로 계획 프로그램(226)은 최단 거리 기준선으로 계산하여 거리를 계산하는 기능을 포함한다. 상기 항로 계획 프로그램(226)은 항구와 항구의 경대시 또는 시각대(Z.T, Z.D)를 데이터베이스로 사용할 수 있다. 또한 상기 항로 계획 프로그램(226)은 출발 지점에서 도착 지점까지의 항해 구간에서 전자 해도 정보 데이터(232)를 이용하여 장애물, 수심, 통항 분리대의 진입, 섬 등의 정보를 입력받아 최단 거리로 항로를 계산하는 기능을 더 포함한다. 또한 상기 항로 계획 프로그램(226)은 복수개의 항로 계획을 생성하기 위해 최적의 항로 정보를 출력할 수 있다. 이때 상기 항로 계획 프로그램(226)의 사용자는 출력된 최적의 항로 정보를 이용하여 추가로 항로를 계획할 수 있다. 또한 항해 중에 경도의 변경으로 인해 발생되는 시간 및 날짜 계획 변경에 관해 협정세계시(Universal Time Coordinated: UTC)를 기준으로 한 별도의 시간 계획 로직을 항로 계획 프로그램(226)과 연동시킬 수 있다. 상기 연동된 항로 계획 프로그램(226)은 전체 시스템 내에 연동하도록 구성되어 도착 예정 시간(ETA)을 정확히 계산할 수 있다.The
항해 데이터 정보(230)는 전자 해도 정보 데이터(232), 기상 예보 데이터(234) 및 선체 설계 데이터(236)를 포함한다. The
전자 해도 정보 데이터(232)는 외부 환경 데이터에 해당하는 데이터로서 해도상의 차트(Chart) 데이터, 경위도 정보, 축척 정보, 수로서지 정보, 수심, 해류, 장애물 정보, 지형 정보, 대양 정보 및 규칙 등을 포함한다. 상기 전자 해도 정보 데이터(232)는 장애물과 통항 분리구역(Traffic Separation Scheme: TTS), 항만 교통 관제 시스템 및 항만 교통 정보 센터(Vessel and port Traffic system: VTS) 등 의 맵 데이터의 정보를 입력받아 장애물의 특정 지역을 경계로 한 후, 안전 영역에서의 항로를 설정하는 기능을 포함할 수 있다. 또한 통항 분리 구역에서 상기 전자 해도 정보 데이터(232)는 선박이 통항 분리 구역 경계 지역내에서 항해할 수 있도록 장애물 및 연안 항해 시 항해 계획 데이터를 이용할 수 있다. 이때 전자 해도 정보 데이터(232)는 수심이 고려되어 안전한 영역에서의 항해 설정을 위한 항로 계획 수립에 이용된다. 여기서 상기 전자 해도 정보 데이터(232)는 전자 해도 표시 정보 장치 내에 있는 별도의 전자 해도 정보 데이터의 라이브러리 및 컨텐츠의 정보를 추출하여 본 발명에 적용하는 것도 가능하다.The electronic
기상 예보 데이터(234)는 내항 평가 프로그램(224)의 추정을 위한 기본적인 정보를 포함한다. 상기 기상 예보 데이터(234)는 기상 업체에서 가공되어 생성된 기상 데이터 정보로써 인말셋트 장비, 정박 중 인터넷 회선 및 무선 통신를 통해 선박에 수신된다. 또한 상기 기상 예보 데이터(234)는 그래픽 요소로 이루어진 사용자 인터페이스(Graphic User Interface: GUI)에 제공될 수 있다. 상기 기상 예보 데이터(234)는 파라미터 요소에 해당하는 표면(표층) 기상 등압선도, 태풍도, 파도 분석도, 너울 분석도, 풍속도 기상도, 상층 기상도, 위성 사진도, 유빙도 및 기상 예상도가 포함됨으로써 선박 항해 시 항로 계획 설정하는데 참고될 수 있다.The
선체 설계 데이터(236)는 선박이 건조되었을 때 산출된 선형에 관한 데이터를 포함한다. 여기서 상기 선체 설계 데이터(236)는 내항 평가 프로그램(224) 및 선속 저하 프로그램(222)에 적용되는 기본적인 데이터로써 실제값이 요구된다.
외부 장치(240)는 선체 응력 감시 장치(241), 화물 적하 계산 장치(242), 횡 요 방지 장치(243), 파랑 계측 장치(244), 기상 정보 출력 장치(245) 및 알피엠(RPM) 장치(246)를 포함한다. 상기 외부 장치(240)는 선박의 항해를 위한 선박의 항로를 평가하기 위해 중앙 처리 장치(250)와 연동할 수 있다.The
선체 응력 감시 장치(241)는 선체 건조 시 선체의 측정된 응력을 이용으로 선체의 응력을 실시간으로 감시하고 실시간으로 선체의 응력을 측정하는 기능을 포함한다. 또한 선체 응력 감시 장치(241)는 상기 측정된 결과와 이전에 측정된 응력을 비교하여 반복적으로 선체의 예측치를 변경하는 기능을 더 포함한다.The hull
화물 적하 계산 장치(242)는 선체에 선적되어 있는 하중을 자동으로 계산하는 기능을 포함한다. 이때 화물 적하 계산 장치(242)는 선박의 화물 적재 상태를 적하 제어 컴퓨터 혹은 사용자 의해 입력받을 수 있다.The cargo
횡요 방지 장치(243)는 선체가 좌우로 흔들리는 것을 방지하는 기능을 포함한다.The
파랑 계측 장치(244)는 레이더를 이용하여 파랑의 정보를 계측하는 기능을 포함한다.The
기상 정보 출력 장치(245)는 팩스를 통해 기상 정보를 출력하는 기능을 포함한다.The weather
알피엠(RPM) 장치(246)는 실시간으로 선박 전동기에서 측정된 회전수의 측정값을 최적 항해 중앙 처리 장치(250) 및 출력 장치로 전송하는 기능을 포함한다.The
중앙 처리 장치(250)는 기상 예보 데이터에 특정 기상 날짜를 선별하여 기상 데이터 정보를 입력받은 후, 선속 저하 프로그램(222) 및 내항 평가 프로그램(224) 에서의 계산된 결과를 바탕으로 출발지에서 도착지까지의 소요 시간과 소요 마력 증가량, 엔진 회전수 변동량 및 연료 소모량을 추정하는 기능을 포함한다. 또한 상기 중앙 처리 장치(250)는 전자 해도 정보 데이터(232)의 정보를 컴파일하고, 해당 최단 거리 기준선의 거리 값을 계산하여 항해 구역 내에서 정보를 입력받을 수 있다.The central processing unit 250 selects a specific weather date from the weather forecast data and receives the weather data information, and then, from the starting point to the destination point, based on the calculated results of the
상기 도 2에 도시된 최적 항로 평가 장치를 바탕으로 선박 최적화 항해 시스템을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.Referring to the vessel optimization system based on the optimum route evaluation device shown in FIG. 2 as follows.
먼저 전자 해도 정보 데이터(232)에는 지도 자체의 기능과 경위도 정보, 축척 정보, 수로서지 정보, 수심, 해류, 장애물 정보, 지형 정보, 항만 정보, 대양 정보, 규칙 등이 내포되어 있다. First, the electronic
기상 예보 데이터(234)는 기상 업체에서 가공되어 생성된 기상 데이터 파일을 선박에 장착된 인말셋트(Inmarsat) 장비 혹은 정박 중 인터넷 회선, 무선 정보 통신을 통해 수신할 수 있다. 또한 상기 기상 예보 데이터(234)는 그래픽 사용자 인터페이스(Graphic User Interface: GUI)화되어 파라미터 요소에 해당하는 표면(표층) 기상 등압선도, 태풍도, 파도 분석도, 너울 분석도, 풍속향 기상도, 상층 기상도, 위성 사진도, 유빙도, 기상 예상도에 이용되며 항로 계획을 설정하는데 참고될 수 있다.The
선속 저하 프로그램(222)은 파랑 중에 있어서 특정 선박의 발생되는 요소를 계산하여 선속이 감소되는 부분을 수치화할 수 있다.The ship
내항 평가 프로그램(224)은 선박의 항해 중 기상 예보 데이터(234)를 이용하 여 파랑 정보를 분석하고 운동 성능을 평가하는 부분 및 운동 성능의 범위를 초기 설정한 범위를 나타낼 수 있다.The internal
항로 계획 프로그램(226)은 선박의 엔진 성능을 고려하여 출발 항구 및 도착 항구에 대한 항구 정보와 경대시를 데이터베이스화하여 사용자에게 편리하게 구성한다. 또한 항로 계획 프로그램(226)은 출발 항구에서 도착 항구까지의 최단 경로 기준선으로 항해하는 최적화 알고리즘을 적용하여 전자 해도 정보 데이터(232)의 방대한 정보를 이용할 수 있다. 이후 상기 항로 계획 프로그램(226)은 장애물과 통항 분리대, 항만 교통 관제 시스템, 항만 교통 정보 센터 등의 맵 데이터(Map data) 정보를 입력받아 장애물의 특정 지역을 경계로 함으로써 안전 영역에서의 항로 설정을 도모할 수 있다. 상기 항로 계획 프로그램(226)은 통항 분리대에서 통항 분리 구역 및 경계 지역내에서 선박이 안전하게 진입할 수 있게 하고자 계산되었고, 장애물 및 연안 항해 시 맵 데이터(Map data)의 수심이 고려될 수 있다.The
선체 응력 감시 장치(241)는 실시간으로 선체의 응력을 측정하며, 측정된 결과와 이전에 계산된 응력을 비교하여 반복적으로 선체의 응력의 예측치를 변경할 수 있다. 상기 선체 응력 감시 장치(241)는 중앙 처리 장치(250)를 통해 상기 선체 응력 감시 장치(241)에서 계산되어진 데이터를 전송받아 선체의 응력 정보를 출력할 수 있다. 또한 상기 선체 응력 감시 장치(241)는 응력 정보의 응력이 기준치를 초과하는 경우에는 경보를 발생시켜 응력 초과로 인한 문제가 발생하였음을 알리는 기능을 수행할 수 있다.The hull
횡요 방지 장치(243)는 선체가 좌우로 흔들리는 것을 방지하는 기능을 수행 할 수 있다. 상기 횡요 방지 장치(243)는 복합적으로 구성되며, 빌지 킬, 자이로스코프 스테빌라이저, 선형의 개량 등도 횡요 방지 장치의 일부로 포함시킬 수 있다. 또한 상기 횡요 방지 장치(243)는 선박의 기울어짐을 감지하여 기울어짐 각에 따라 자동으로 보정하도록 하는 장치도 포함할 수 있다. 또한 상기 횡요 방지 장치(243)는 중앙 처리 장치(250)를 통해 기상 정보 및 파랑 정보에 따라 제어되며 기상 악화 및 악천후로 인하 선박의 전복 사고 등을 미연에 방지할 수 있다. 여기서 횡요 방지 장치(243)는 항해 최단 경로에 따른 기상이 악천후로 인하여 횡요가 심하게 발생할 것으로 예측되어지면, 항로를 자동으로 수정하여 최적의 항로를 본 시스템 혹은 연동된 전자 해도 정보 표시 장치를 통해 출력할 수 있다.The
화물 적하 계산 장치(242)는 선체에 분포되어 있는 화물의 하중을 계산하고 이를 출력시킬 수 있다. 중앙 처리 장치(250)는 화물 적화 계산 장치(242)에 의해 계산된 화물의 하중과 기상 정보 및 하중의 경중에 따라 선체 응력 감시 장치(241) 및 횡요 방지 장치(243)와 연동하여 선체의 현재 상태에 문제가 발생하였다고 예측되면, 경보 및 대응 방안을 출력시켜 항해사가 적절한 조치를 취할 수 있도록 보조할 수 있다. 또한 중앙 처리 장치(250)는 기상 예보 데이터 및 파랑 계측 장치(244)를 이용하여 예상 항로의 날씨 등을 분석하고 최적의 항로를 제시할 수 있다. 여기서 최적의 항로는 선체 응력 감시 장치(241)에서 감시한 선체의 응력, 횡요 방지 장치(243)에서 감지한 횡요 정보 및 횡요 예측 정보를 통해 수정될 수 있다. 화물 적하 계산 장치(242)는 현재의 기상 정보, 예상 항로의 기상 정보, 선박에 적재되어 있는 화물의 특성 및 적재된 화물의 중량 등을 고려하여 최적의 항로를 제시 할 수 있다.The cargo
중앙 처리 장치(250)는 기상 예보 정보 및 선박의 건조 정보를 바탕으로 운항 전 입력된 출발 지점과 목표 지점을 바탕으로 지정된 항로를 운항할 수 있도록 지시할 수 있다. 이때 상기 중앙 처리 장치(250)는 항로 운항에 대한 사전 분석을 통하여 안전성, 경제성, 안락성 관점에서 최적인 항로를 계산할 수 있다. 여기서 상기 계산된 최적 항로의 파일은 전자 해도 표시 정보 장치에 전송되어 자동 항해 장치에 의해 추정되게 할 수 있다. 여기서 상기 최적 항로의 파일은 탑재된 전자 해도 표시 정보 장치에 전송되어 데이터가 공유될 수 있다.The central processing unit 250 may instruct to operate 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's construction information. At this time, the central processing unit 250 may calculate the optimal route from the viewpoint of safety, economy, and comfort through a preliminary analysis of the route operation. Here, the calculated file of the optimal route may be transmitted to the electronic chart display information device so as to be estimated by the automatic navigation device. The file of the optimal route may be transmitted to the mounted electronic chart display information device so that data may be shared.
상기 중앙 처리 장치(250)는 선박 운항 시 파랑 계측 장치(244)를 이용한 파랑 정보를 바탕으로 선박의 안전성, 경제성 안락성을 평가할 수 있다. 또한 상기 중앙 처리 장치(250)는 선체 응력 감시 장치(241)를 통해 계측된 결과와 사전에 계산된 결과를 비교하여 결과값을 보정시킬 수 있다. The central processing unit 250 may evaluate the safety and economic comfort of the ship based on the blue information using the
항해사는 상기 중앙 처리 장치(250)를 통해 내부 장치(210) 및 외부 장치(240)와 연동하여 본 발명에 따른 단일화된 시스템으로 통합할 수 있다. 상기 시스템은 항해사로 하여금 최적의 운항 항로를 선택하게 하여 운항할 수 있도록 한다. 또한 상기 시스템은 수정 항로를 제시하고 분석된 정보들을 화면 출력 및 경보 발생에 이용할 수 있다. 또한 상기 시스템은 항로 및 항차에 따른 선박 내 보고서 양식을 출력하여 정확한 항로의 백업 및 검증을 위해 사용될 수 있다.The navigator may integrate with the
도 3 내지 도 9는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 선박 최적 항해 시 스템을 이용하여 출력되는 화면을 나타낸 예시도이다.3 to 9 are exemplary views showing a screen output by using the optimum vessel navigation system according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 선박 최적 항해 시스템에서 기상 정보가 채택되지 않은 최단 거리 항로 계획을 나타낸 화면 예시도이다.3 is a diagram illustrating a screen showing a shortest distance route plan in which weather information is not adopted in a vessel optimum navigation system according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 최단 거리 항로 계산 결과는 맵(Map) 해도 정보 데이터를 바탕으로 해도상의 장애물 및 수심이 고려되어 안전한 항로의 선택에 이용된다. 또한 상기 최단 거리 항로 계산 결과는 통항 분리대의 진입에 관한 항로 선택이 고려된 결과를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, the shortest distance route calculation result is used to select a safe route considering obstacles and depths on the chart based on map chart information data. In addition, the shortest distance route calculation result may include a result in which a route selection regarding entry of a traffic divider is considered.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 선박 최적 항해 시스템에서 기상 정보가 채택된 최단 거리 항로 계획을 나타낸 화면 예시도이다.4 is an exemplary view showing a shortest distance route plan in which weather information is adopted in a vessel optimum navigation system according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 도시된 화면 예시도는 상기 도 3에서 계산된 최단 거리 항로 계획 결과와 본 발명에 따른 시스템에서 제공된 기상 정보를 채택하여 계산된 항로 계획의 결과이다.Referring to FIG. 4, the illustrated screen diagram is a result of a route plan calculated by adopting the shortest distance route plan result calculated in FIG. 3 and weather information provided by the system according to the present invention.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 선박 최적 항해 시스템에서 기상 정보가 채택된 복수 항로 계획을 나타낸 화면 예시도이다.FIG. 5 is an exemplary view showing a plurality of route plans employing weather information in a vessel optimum navigation system according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 도시된 화면은 본 발명에 따른 시스템에서 제시한 기상 정보를 이용하여 최단 항로 계획 지침 및 항해사 혹은 선장의 임의 수정 시 항로 계획 프로그램을 통해 복수개의 항로 계획이 추가로 생성된 결과이다. Referring to FIG. 5, the illustrated screen shows a result of additionally generating a plurality of route plans through a shortest route plan guide using a weather information presented by a system according to the present invention and a route plan program at any time by a navigator or captain. to be.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 선박 최적 항해 시스템에서 내항성 평가 항목들이 종합적으로 출력된 화면 예시도이다.FIG. 6 is an exemplary view showing a comprehensive display of the items for evaluating the weather resistance in a vessel optimum navigation system according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 도시된 화면은 선체 설계 데이터를 기초로 하여 공식화된 프로그램의 인증을 거쳐 계산된 결과이다. 상기 화면에는 선박의 내항성에 관한 12개의 항목 평가가 출력될 수 있다. 여기서 추정 혹은 측정된 결과값, 측정값 및 추정치들은 시스템에 연동된 출력 장치를 통해 출력된다. 본 발명에 따른 시스템에는 항로 계획에 대한 종합적인 평가 결과에 대한 보고 기능이 포함되어 출력될 수 있다.Referring to FIG. 6, the illustrated screen is a result calculated through authentication of a program formulated based on the hull design data. On the screen, 12 items of evaluation regarding the ship's resistance can be output. Here, the estimated or measured result value, the measured value and the estimated value are output through the output device linked to the system. The system according to the present invention may include a reporting function for a comprehensive evaluation result for the route plan may be output.
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 선박 최적 항해 시스템에서 항로 계획이 출력된 종합적인 보고서를 나타낸 화면 예시도이다.7 is an exemplary view showing a comprehensive report outputting a route plan in a vessel optimum navigation system according to an embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 도시된 화면은 항해 계획(Passage planning)을 나타낸 양식으로써 해운 회사 및 항해사가 자료로 남겨야 할 보고서이다. 상기 보고서는 각종 항해 지표(Waypoint, ETA, ETE, Distance, RPM, Voyage No, Route Name, Arrival and Departure port name, Fuel consumption, Seakeeping Safety, Speed, Loading status, Z.D, Z.T, Approval status)를 프린터를 통해 출력할 수 있다.Referring to FIG. 7, the illustrated screen is a form representing the passage planning, which is a report that the shipping company and the navigator should leave as data. The report displays the various navigation indicators (Waypoint, ETA, ETE, Distance, RPM, Voyage No, Route Name, Arrival and Departure port name, Fuel consumption, Seakeeping Safety, Speed, Loading status, ZD, ZT, Approval status). Can be output via
도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 선박 최적 항해 시스템에서 항구 및 경대시 데이터베이스 정보를 나타낸 화면 예시도이다.FIG. 8 is an exemplary view showing screen and harbor database information in a vessel optimum navigation system according to an exemplary embodiment of the present invention. FIG.
도 8을 참조하면, 도시된 화면은 개항 항구의 경도 및 위도 정보와 경대시의 정보를 데이터베이스화한 화면이다. 또한 상기 데이터베이스 정보는 항로 계획 시 초기에 출발 항구와 도착 항구를 선택하여 지구 크기의 규모에 해당하는 지도에 해당 항구를 표시하는데 활용될 수 있다.Referring to FIG. 8, the illustrated screen is a database in which the longitude and latitude information of the open port and the information of Gyeongdae are made into a database. In addition, the database information may be used to display the corresponding port on the map corresponding to the size of the district by initially selecting the departure port and the arrival port when planning the route.
도 9는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 선박 최적 항해 시스템에서 선박의 운동 성능 평가 결과를 나타낸 화면 예시도이다.9 is an exemplary view showing a result of evaluating the movement performance of the vessel in the optimal vessel navigation system according to an embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, 도시된 화면은 내항 평가 프로그램을 통해 선박의 운동 성능에 관해 계산된 결과이다. 여기서 상기 내항 평가 프로그램은 선박의 항해 중 기상 예보 데이터를 이용하여 파랑 정보를 분석하고 운동 성능을 평가하는 부분 및 운동 성능의 범위를 초기 설정한 범위를 나타낼 수 있다. 상기 내항 평가 프로그램은 항해 전 구간에 관한 운동 성능 평가 결과와 계획 항로(901)의 변침 구간의 운동 성능 평가 결과(903)를 출력시킬 수 있다.Referring to FIG. 9, the illustrated screen is a result calculated about the kinetic performance of the ship through the ship navigation evaluation program. Here, the harbor evaluation program may represent a range for initializing the range of the analysis performance and the portion of the performance analysis and analysis of the wave information using the weather forecast data during the voyage of the vessel. The harbor evaluation program may output an exercise performance evaluation result about the pre-voyage section and an exercise
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 물론이다. The present invention is not limited to the above embodiments, and many variations are possible by those skilled in the art within the spirit of the present invention.
본 발명에 의하면 선박에 대한 정확한 운동 성능을 추정하고, 주어진 파랑 정보를 분석하는 선박 최적 항로 시스템 및 방법을 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a ship optimum route system and method for estimating accurate motion performance of a ship and analyzing given wave information.
본 발명에 의하면 기상 예보 장치와 선체 설계 데이터 및 전자 해도 정보 데 이터의 내부 정보를 이용하여 항로를 계획하는 선박 최적 항로 시스템 및 방법을 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a ship optimum route system and method for planning a route using weather forecasting device, hull design data, and internal information of electronic chart information data.
본 발명에 의하면 경보의 발생 및 선박의 방향과 선속에 따른 주요 성능 지표의 변화를 계산하여 안전하고 효율적인 항해를 수행시키는 선박 최적 항로 시스템 및 방법을 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a ship optimum route system and method for performing safe and efficient navigation by calculating an alarm and a change in a main performance index according to the direction and ship speed of a ship.
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