KR20130135137A - Method for energy saving, safety managing and maintenance information offering of the marine structure by real time predicted monitoring and controlling gas-dynamic - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 실시간으로 해양 구조물에 대한 기체역학적 환경 내외력, 선체 응력, 6자유도 운동 및 위치를 예측 모니터링 및 예측 제어함에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기체역학적 환경 내외력에 의하여 해양 부유물에 가해지는 전후좌우 기울기, 흘수, 트림, 부식, 침식, 균열, 압력, 스트레스, 진동, 주파수 등의 변화를 종합적으로 측정하고, 이를 바탕으로 상기 해양 구조물을 제어하여 연료절감, 안전운용 및 유지보수정보의 제공 방법에 관한 것이다.The present invention relates to predictive monitoring and predictive control of aerodynamic internal and external forces, hull stress, six degree of freedom motion and position of a marine structure in real time. Comprehensive measurement of front, rear, left and right tilt, draft, trim, corrosion, erosion, crack, pressure, stress, vibration, frequency, etc., and control the offshore structure and provide fuel saving, safety operation and maintenance information. It is about a method.
해양 구조물의 운용시 기체의 흐름은 해양 구조물에 대하여 필연적으로 내외력을 가하게 되며, 특히 해양의 특정 지점에 장기간 계류하는 해양 고정 구조물의 경우에는 이러한 기체의 흐름에 의한 내외력의 영향을 최소화할 수 있도록 제어하는 것이 필수적이다.When operating offshore structures, the flow of gases inevitably exerts internal and external forces on the offshore structures, especially in the case of offshore fixed structures that are moored at certain points in the ocean for a long time, thereby minimizing the influence of the internal and external forces due to the flow of these gases. Control is essential.
또한, 해양 구조물의 운용 중 기체역학적 환경 내외력 및 선체 응력에 의하여 선박 등이 전복되거나 운송물이 낙하하는 문제에 대한 해결책이 시급하다.In addition, there is an urgent solution to the problem of overturning of ships or falling of goods due to internal and external forces and hull stresses during the operation of offshore structures.
한편, 연료가 적게 드는 해양 구조물을 개발하고 건조하는 것은 미래 조선해양 산업의 핵심이다. 하루 100톤의 연료를 소비하고, 320톤의 이산화탄소를 배출하는 해양 구조물(100)을 가정하면, 1%의 연비개선은 연간 24만 달러 이상의 비용을 절감하며, 25년이면 약 6백만 달러를 줄일 수 있으며, 중고선 시장에서 연비가 가장 중요한 요소 중 하나이다.Meanwhile, developing and building low-fuel offshore structures is key to the future shipbuilding and offshore industry. Assuming an offshore structure 100 that consumes 100 tonnes of fuel per day and emits 320 tonnes of carbon dioxide, a 1% fuel economy savings of more than $ 240,000 per year, or about $ 6 million in 25 years And fuel economy is one of the most important factors in the used ship market.
또한, 현대사회는 온실가스를 배출하는 동력수송시스템에 대부분 의존하고 있지만, CO2배출은 지구 온난화, 기후 변화와 해양 산성화를 일으키는 핵심요인으로 널리 알려져 있다. 1톤의 화물을 1마일 수송하는데 배출되는 CO2의 양은 해양 구조물이 수송수단 중에서 가장 효율적임에도 불구하고, 세계무역에서 가장 압도적인 수송수단이기 때문에 CO2 배출량이 산업계에서 배출하는 전체 온실가스 배출량의 약 3%에 해당한다. 그러므로 해양 구조물의 연료효율을 높임으로써 산업계에서 배출하는 온실가스의 배출량을 크게 줄일 수 있다.In addition, although modern society relies mostly on the power transport system for GHG emissions, CO2 emissions are widely known as key factors for global warming, climate change and ocean acidification. The amount of CO2 emitted to transport one ton of cargo a mile is the most overwhelming means of transportation in the world trade, even though marine structures are the most efficient means of transportation, so CO2 emissions represent about three of the total greenhouse gas emissions emitted by industry. Corresponds to%. Therefore, by increasing the fuel efficiency of offshore structures, the emission of greenhouse gases emitted by the industry can be greatly reduced.
또한, 해양 구조물 운용의 기존의 수작업 및 반자동화 방식은 작업자의 업무수준에 따라 차이가 크고, 반자동화 방식으로 개발된 시스템의 경우에도 해당 해양 구조물에만 적용 가능한 상황이므로 다양한 선종을 포괄할 수 있는 시스템을 구현하기 위해서는 소프트웨어 공학적 접근이 필요하고, 비슷한 종류의 응용 개발을 위한 토대를 제공하는 개념인 소프트웨어 프레임워크 개발이 필요하다.In addition, the existing manual and semi-automated methods of operating offshore structures vary greatly depending on the level of work of the operator, and even the systems developed by the semi-automatic methods are applicable only to the offshore structures. In order to implement this, a software engineering approach is required, and a software framework development is required, which is a concept that provides a foundation for developing similar kinds of applications.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 실시간으로 해양 구조물에 대한 기체역학적 환경 내외력, 선체 응력, 6자유도 운동 및 위치의 모니터링 및 제어를 통한 연료절감 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been proposed to solve the above problems, an object of the present invention to provide a fuel-saving method through the monitoring and control of the internal and external forces, hull stress, six degree of freedom motion and position of the offshore structure in real time. It is done.
또한, 상기 모니터링 정보를 외부의 타 장치와 공유하여 기상정보의 정확성을 높일 수 있고, 인공위성에 의해 측정된 데이터를 검교정할 수 있는 환경을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the object of the present invention is to provide an environment in which the monitoring information is shared with other external devices to improve the accuracy of weather information and to calibrate data measured by satellites.
또한, 기체역학적 환경 내외력에 의하여 해양 부유물에 가해지는 전후좌우 기울기, 흘수, 트림 등의 변화를 측정하여, 이를 바탕으로 상기 해양 부유물을 제어함을 통하여 실시간으로 안전운용 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, by measuring the change in the front and rear, left and right tilt, draft, trim, etc. applied to the marine float by the internal and external forces of the gas dynamic environment, to control the marine float based on this purpose to provide a safe operation method in real time. do.
또한, 해양 구조물에 가해지는 기체역학적 환경 내외력에 의한 부식, 침식, 균열, 압력, 스트레스 등을 측정하여, 유지보수에 대한 정보를 실시간으로 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, by measuring the corrosion, erosion, cracks, pressure, stress due to the internal and external forces of the aerodynamic environment applied to the offshore structure, it aims to provide information on maintenance in real time.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 수조에서 선형 시험을 통하여 해양 구조물(100) 외부 기체의 흐름이 상기 해양 구조물(100)에 미치는 내외력에 대한 데이터 및 상기 내외력에 따른 상기 해양 구조물(100)의 반응에 대한 데이터를 축적하여 룩업테이블(210)을 생성하고 상기 룩업테이블(210)을 데이터베이스(200)에 저장하는 제 1단계, 상기 해양 구조물(100)의 실제 항해에 있어서 비행시간법(Time-of-Flight Method)을 이용하여 상기 내외력을 측정하여 상기 데이터베이스(200)에 저장하는 제 2단계, 제 2단계의 내외력의 측정 데이터를 제 1단계의 룩업테이블(210)에 축적된 내외력에 대한 데이터와 비교하여, 해양 구조물(100)의 반응에 대한 데이터를 예측하는 제3단계, 상기 예측된 해양 구조물(100)의 반응에 대한 데이터를 이용하여 해양 구조물(100)의 자세 또는 항해 경로를 실시간으로 제어하는 제 4단계를 포함하는, 실시간 해양 구조물에 대한 기체역학적 환경 내외력, 선체 응력, 6자유도 운동 및 위치를 예측 모니터링 및 예측 제어함을 통한 연료절감 및 안전운용 방법이 제공된다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, according to the internal and external forces and the data on the internal and external forces of the flow of the gas outside the marine structure 100 through the linear test in the water tank 100 A first step of generating a lookup table 210 by accumulating data on the reaction of the offshore structure 100 and storing the lookup table 210 in the database 200, during actual navigation of the offshore structure 100. The measurement data of the internal and external forces of the second step and the second step of measuring the internal and external force by using a time-of-flight method and storing the internal and external force in the database 200 is a look-up table of the first step ( Compared to the data on the internal and external forces accumulated in the 210, a third step of predicting data on the response of the marine structure 100, using the data on the response of the predicted marine structure 100, Fuel saving through predictive monitoring and predictive control of aerodynamic forces, hull stress, six degree of freedom motion and position of aerodynamic environment for real-time offshore structures, including a fourth step of real-time control of attitude or navigation route of 100). And a safe operation method.
또한, 상기 제3단계는, 상기 해양 구조물(100)의 실제 반응을 측정하는 제3-1단계 및 상기 제3-1단계에서 측정된 해양 구조물(100)의 반응에 대한 데이터와 제3단계에서 예측된 해양 구조물(100)의 반응에 대한 데이터가 불일치하는 경우, 제3-1단계의 상기 해양 구조물(100)의 반응에 대한 데이터로 제1단계에서 생성된 룩업테이블(210)에 있어서의 해양 구조물(100)의 반응에 대한 데이터를 수정하는 3-2단계를 더 포함할 수 있다. In addition, the third step, in the third step and the third step of measuring the actual response of the offshore structure 100 and the reaction of the offshore structure 100 measured in the 3-1 step If the data on the response of the predicted offshore structure 100 is inconsistent, the offshore in the lookup table 210 generated in the first step with data on the response of the offshore structure 100 in steps 3-1. The method may further include steps 3-2 of modifying data on the reaction of the structure 100.
이 경우, 상기 해양 구조물(100)의 반응에 대한 데이터의 수정은, 유한요소법(FEA) 기반의 시뮬레이터에 의하여 이루어질 수 있다.In this case, modification of the data on the reaction of the marine structure 100 may be made by a finite element method (FEA) based simulator.
또한, 상기 제 2단계는, 상기 해양 부류체에 구비된 계측기기(300)를 통하여 기체에 의한 내외력을 측정하되, 상기 계측기기(300)는 전기식 센서 또는 광학 센서로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 계측기기(300)는 풍향, 풍속, 기압, 기온, 습도 및 분진을 고도별로 측정한다.In addition, the second step, while measuring the internal and external force by the gas through the measuring device 300 provided in the marine bracket, the measuring device 300 may be made of an electrical sensor or an optical sensor. In addition, the measuring device 300 measures wind direction, wind speed, air pressure, temperature, humidity, and dust for each altitude.
또한, 상기 제 2단계는, IMU를 이용하여 기체의 흐름이 해양 구조물(100)에 미치는 내외력을 실제로 측정한다.In addition, the second step, using the IMU actually measures the internal and external forces of the gas flow on the offshore structure (100).
또한, 상기 제 2단계에서의 상기 해양 구조물(100)의 반응은, 상기 해양 구조물(100)이 선박인 경우 상기 선박의 진행방향, 전후좌우 기울기, 흘수 또는 트림 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.In addition, the reaction of the offshore structure 100 in the second step, when the offshore structure 100 is a ship may include at least one or more of the traveling direction of the ship, inclination, left and right, draft or trim. .
또한, 상기 제 2단계에서 상기 해양 구조물(100)의 반응은, 상기 해양 구조물(100)이 일시적 고정 구조물인 경우 상기 구조물의 이동방향, 전후 좌우 기울기, 흘수 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.In addition, the reaction of the offshore structure 100 in the second step, when the offshore structure 100 is a temporary fixed structure may include at least one or more of the moving direction of the structure, front and rear tilt, draft.
또한, 상기 제 2단계는, 기체의 흐름에 의한 해양 구조물(100)의 고유주파수, 조화주파수 및 기체특성을 포함하는 데이터를 측정할 수 있다.In addition, the second step, it is possible to measure the data including the natural frequency, harmonic frequency and gas characteristics of the offshore structure 100 by the flow of gas.
또한, 상기 제 1단계에서 상기 룩업테이블(210)이 저장되는 데이터베이스(200)는, 상기 해양 구조물(100)에 구비된 항해기록장치(VDR)일 수 있다.In addition, the database 200 in which the lookup table 210 is stored in the first step may be a navigation recorder (VDR) provided in the offshore structure 100.
또한, 상기 해양 구조물(100)이 일시적 고정 구조물인 경우, 상기 룩업테이블(210)은 1년 단위의 시(時)계열적 데이터로 기록되며, 전년도까지의 축적된 1년 단위의 시(時)계열적 데이터와의 비교를 통해 상기 룩업테이블(210)을 수정할 수 있다.In addition, when the marine structure 100 is a temporary fixed structure, the lookup table 210 is recorded as time-series data of one year unit, and accumulated time of one year unit until the previous year. The lookup table 210 may be modified by comparing with the series data.
또한, 상기 제4단계는, 러더(110)(rudder), 트러스터(120)(thruster), 추진용 프로펠러(130), 돛(140), 연 또는 풍선 중 적어도 어느 하나를 이용하여 해양 구조물(100)의 자세 또는 항해 경로를 실시간으로 제어할 수 있다.In addition, the fourth step, using the at least one of the rudder 110 (rudder), the thruster 120 (thruster), the propeller for propulsion 130, the sail 140, the kite or balloon (offshore) It is possible to control the attitude or the navigation route of 100) in real time.
또한, 상기 제4단계는, 상기 해양 구조물(100)이 선박인 경우, 상기 예측된 해양 구조물(100)의 반응에 대한 데이터에 따라, 추진력과 상기 내외력과의 합력이 목표하는 진행방향이 될 수 있도록 러더(110)의 방향을 제어할 수 있다.In addition, in the fourth step, when the marine structure 100 is a ship, the force between the propulsion force and the internal and external forces may become a target direction in accordance with data on the predicted response of the marine structure 100. It is possible to control the direction of the rudder 110 to be.
또한, 상기 해양 구조물(100)이 일시적 고정 구조물인 경우, 상기 예측된 구조물의 반응에 대한 데이터에 따라, 상기 내외력과의 합력이 최소가 되어 현 위치를 유지하도록 트러스터(120)를 제어할 수 있다.In addition, when the offshore structure 100 is a temporary fixed structure, according to the data on the predicted response of the structure, the joint force with the internal and external forces is minimized to control the thruster 120 to maintain the current position. Can be.
또한, 상기 해양 구조물(100)은, 헬리덱(150)(helideck)을 구비하되, 상기 제 4단계는, 상기 헬리덱(150)의 평형을 유지할 수 있도록 DP(Dynamic Positioning) 및 DM(Dynamic Motioning)을 통해 상기 해양 구조물(100)의 자세를 제어하고, 상기 헬리덱(150)의 평형 상태 정보를 상기 데이터베이스(200)에 저장할 수 있다. 그리고, 상기 해양 구조물(100)의 자세를 제어함에 따른 상기 헬리덱(150)의 평형 상태 정보를 상기 데이터베이스(200)에 저장하되, 상기 데이터베이스(200)는 통신부를 통하여 외부의 구조정보서버로 상기 헬리덱(150)의 평형 상태 정보를 송신하며, 상기 구조정보서버는 복수의 해양 구조물(100) 중에서 헬기가 이착륙할 수 있는 헬리덱(150)의 평형 상태 정보를 보유한 해양 구조물(100)의 위치 정보를 헬기로 제공할 수 있다.In addition, the marine structure 100 is provided with a helix (150) (helideck), the fourth step, the DP (Dynamic Positioning) and DM (Dynamic Motioning) to maintain the equilibrium of the helix deck 150 It is possible to control the attitude of the marine structure 100 through), and to store the equilibrium state information of the heli-deck 150 in the database 200. In addition, the equilibrium state information of the heli-deck 150 according to the attitude control of the offshore structure 100 is stored in the database 200, and the database 200 is connected to an external structural information server through a communication unit. Transmitting the equilibrium state information of the helix deck 150, the rescue information server is the position of the offshore structure 100 having the equilibrium state information of the helix deck 150 that the helicopter can take off and land of the plurality of offshore structures (100) Information can be provided by helicopter.
또한, 상기 제 2단계는 계측기기(300)에 의해 상기 해양 구조물(100)로부터 원거리의 풍향, 풍속, 기온, 습도, 기압, 태양복사선, 무기이온, 이산화탄소, 분진, 방사능 또는 오존 중 적어도 하나 이상을 계측하고 상기 데이터베이스(200)에 저장하는 제 2-1단계를 더 포함하되,In addition, the second step is at least one of wind direction, wind speed, temperature, humidity, air pressure, solar radiation, inorganic ion, carbon dioxide, dust, radioactivity or ozone from the marine structure 100 by the measuring device 300 And further comprising the step 2-1 of measuring and storing in the database 200,
상기 계측기기(300)는 풍속계, 풍향계, 습도계, 온도계, 기압계, 일사계, 대기gassol 자동채취기, CO2flux측정장비, 대기분진채집기, air sampler 또는 오존분석기 중 적어도 어느 하나 이상인 것이 바람직하다.The measuring device 300 is preferably at least one of anemometer, wind vane, hygrometer, thermometer, barometer, insolometer, atmospheric gassol automatic collector, CO2flux measuring equipment, atmospheric dust collector, air sampler or ozone analyzer.
또한, 상기 해양 구조물(100)은 발라스트 탱크(500)를 구비하며, 상기 발라스트 탱크(500) 내부의 슬로싱 현상을 감소시키기 위하여, 상기 발라스트 탱크(500)의 양 측면 각각에 구비되는 슬로싱 억제부(510)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 슬로싱 억제부(510)는 상기 발라스트 탱크(500)의 일 수평 단면에 있어서 상기 단면의 개방 면적을 좁힘으로써 슬로싱 현상을 억제한다.In addition, the marine structure 100 is provided with a
또한, 상기 제4단계는, 기울어진 방향의 반대쪽으로 상기 발라스트 탱크(500)에 적재된 발라스트 수(水)를 이동시켜 상기 해양 구조물(100)의 자세를 제어할 수 있다. 그리고, 상기 발라스트 탱크(500)는, 상기 발라스트 탱크(500) 내부에 구획을 나누는 격벽(520)을 구비하며, 상기 격벽(520)에는 타 구획으로 상기 발라스트 수(水)를 이동시키기 위한 개폐부(530)를 설치하고, 상기 개폐부(530)의 내부에는 상기 발라스트 수의 이동 속도 및 이동 방향을 제어하는 펌프(540)가 설치될 수 있다.In addition, in the fourth step, the attitude of the marine structure 100 may be controlled by moving the ballast water loaded in the
또한, 상기 2단계에서의 내외력의 측정 데이터를 외부 기상정보서버에 전송하고, 상기 기상정보서버는 인공위성으로부터 수신된 기상정보를 상기 내외력의 측정 데이터와 비교 및 가공(Algorithm)하여 오차를 수정한 기상정보수정데이터를 저장할 수 있다.In addition, the measurement data of the internal and external force in the second step is transmitted to an external weather information server, and the weather information server corrects the error by comparing and processing the weather information received from the satellite with the measurement data of the internal and external force. One weather information correction data can be stored.
또한, 상기 기상정보서버에 접속된 외부 사용자단말기의 요청에 따라, 상기 기상정보수정데이터를 상기 외부 사용자단말기에 제공할 수 있다.In addition, according to a request of an external user terminal connected to the weather information server, the weather information correction data may be provided to the external user terminal.
한편, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, 수조에서 선형 시험을 통하여 해양 구조물(100) 외부 기체의 흐름이 해양 구조물(100)에 미치는 내외력에 대한 데이터 및 상기 내외력에 따른 상기 해양 구조물(100)의 반응에 대한 데이터를 축적하여 룩업테이블(210)을 생성하고 상기 룩업테이블(210)을 데이터베이스(200)에 저장하는 제 1단계, 해양 구조물(100)의 실제 항해에 있어서 비행시간법(Time-of-Flight Method)을 이용하여 상기 내외력을 측정하여 상기 데이터베이스(200)에 저장하는 제 2단계, 제 2단계의 내외력의 측정 데이터를 제 1단계의 룩업테이블(210)에 축적된 내외력에 대한 데이터와 비교하여, 해양 구조물(100)의 반응에 대한 데이터를 예측하는 제3단계, 실제 해양 구조물(100)의 반응을 측정하는 제3-1단계, 상기 제3-1단계에서 측정된 해양 구조물(100)의 반응에 대한 데이터와 제3단계에서 예측된 해양 구조물(100)의 반응에 대한 데이터를 비교하여, 그 차이가 발생된 경우 제3-1단계의 해양 구조물(100)의 반응에 대한 데이터로 제1단계에서 생성된 룩업테이블(210)에 있어서의 해양 구조물(100)의 반응에 대한 데이터를수정하는 제3-2단계 및 상기 룩업테이블(210)에 축적된 데이터를 가상의 시뮬레이션을 통하여 해양 구조물(100)에 대한 유지보수 데이터를 획득하는 제 4단계를 포함한다.On the other hand, according to another aspect of the present invention for achieving the above object, the data and the internal and external forces on the marine structure 100 by the flow of the gas outside the marine structure 100 through a linear test in the water tank The first step of generating a lookup table 210 by accumulating data on the reaction of the offshore structure 100 according to an external force and storing the lookup table 210 in the database 200, the actual structure of the offshore structure 100 In the first step, the measurement data of the internal and external forces of the second and second stages of measuring the internal and external forces by using the time-of-flight method and storing them in the database 200 is stored. A third step of predicting data on a response of the marine structure 100 by comparing the data on internal and external forces accumulated in the table 210, a third step of measuring a response of the actual marine structure 100, In step 3-1 Comparing the data of the response of the marine structure 100 and the data of the response of the marine structure 100 predicted in the third step, if the difference occurs, the marine structure 100 of the step 3-1 The data accumulated in the look-up table 210 and the steps 3-2 of modifying the data of the reaction of the marine structure 100 in the look-up table 210 generated in the first step as the data on the reaction are simulated. The fourth step of obtaining the maintenance data for the offshore structure 100 through the simulation of.
또한, 상기 해양 구조물(100)의 반응에 대한 데이터는, 스트레인, 변형, 균열, 진동, 주파수, 부식, 침식 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.In addition, the data on the reaction of the marine structure 100 may include at least one of strain, deformation, crack, vibration, frequency, corrosion, erosion.
또한, 상기 제 4단계의 유지보수 데이터는, 상기 해양 구조물(100)에 구비된 개별 구조물의 미리 설정된 중요도에 따라 구별되어 획득될 수 있다.In addition, the maintenance data of the fourth step may be obtained by being distinguished according to a predetermined importance of individual structures provided in the offshore structure 100.
또한, 상기 유지보수 데이터는, 유지보수가 필요한 위치정보, 유지보수 비용 정보, 유지보수 소요시간 정보 또는 구조물별 잔여수명 정보 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.In addition, the maintenance data may include at least one of location information requiring maintenance, maintenance cost information, maintenance required time information, or remaining life information for each structure.
본 발명에 따르면, 향해 또는 계류 중인 해양 구조물(100)의 기체역학적 환경 내-내외력, 선체 응력, 6자유도운동 및 위치를 실시간 모니터링&제어함으로써 해양 구조물(100)의 항해 또는 계류 시 소모되는 연료를 효율적으로 절감할 수 있다.According to the present invention, fuel consumed during voyage or mooring of offshore structure 100 by real-time monitoring and control of internal and external forces, hull stresses, six degree of freedom motion and position in and out of the aerodynamic environment of offshore structure 100 toward or pending Can be reduced efficiently.
또한, 기체역학적 환경 내외력에 의하여 해양 부유물에 가해지는 전후좌우 기울기, 흘수, 트림 등의 변화를 측정하여, 상기 해양 부유물을 제어함을 통하여 안전한 운용을 가능하게 한다.In addition, by measuring the change in the front and rear, left and right tilt, draft, trim and the like applied to the marine float by the internal and external forces of the aerodynamic environment, it is possible to operate safely by controlling the marine float.
또한, 상기 해양 구조물(100)에서 모니터링한 정보를 타인과 공유하여 기상정보의 정확성을 높일 수 있고, 인공위성에 의해 측정된 데이터를 검교정할 수 있는 ground true station으로 활용될 수 있는 환경을 제공할 수 있다.In addition, the information monitored by the marine structure 100 can be shared with others to increase the accuracy of weather information, and can provide an environment that can be used as a ground true station that can calibrate data measured by satellites. have.
또한, 상기 해양 구조물(100)에서 모너터링한 정보를 축적하여 지구온난화 등에 의한 해수면 상승, 에너지 수지 변화 등 지구환경 연구에 기여할 수 있다.In addition, by accumulating the information monitored by the marine structure 100 may contribute to global environmental research, such as sea level rise, energy balance changes due to global warming.
또한, 해양 구조물(100)에 설치된 헬리덱(150)의 평형을 유지하여 해난사고 시 헬기로 신속히 구조할 수 있는 환경을 제공할 수 있다.In addition, by maintaining the equilibrium of the heli-deck 150 installed in the marine structure 100 can provide an environment that can be quickly rescued by the helicopter in the event of a sea accident.
또한, 인공위성으로부터 수신된 기상정보를 상기 내외력의 측정 데이터와 비교하여 오차를 감소시켜 예보를 위한 기초자료로 제공으로 수산업에 기여할 수 있다.In addition, the weather information received from the satellite can be compared with the measured data of the internal and external forces to reduce the error to provide a basic data for forecasting can contribute to the fisheries industry.
또한, 해양 구조물(100)에 가해지는 기체역학적 환경 내외력에 의한 부식, 침식, 균열, 압력, 스트레스 등에 대응하여, 관련된 유지보수에 대한 정보를 제공함을 통하여 상기 해양 구조물(100)의 수명을 연장시켜 장기간 운용할 수 있도록 한다.In addition, in response to corrosion, erosion, cracks, pressure, and stress caused by the internal and external forces of the aerodynamic environment applied to the marine structure 100, the life of the marine structure 100 is extended by providing information on related maintenance. Long-term operation.
또한, 고(高)파랑, 강풍속 등의 현장여건에 노출된 해양 구조물의 정적 또는 동적 특성을 분석함으로써 해양 구조물의 장기 안정성을 확보하기 위한 중장기 대책을 마련하는데 중요한 자료를 제공할 수 있다.In addition, by analyzing the static or dynamic characteristics of offshore structures exposed to on-site conditions such as high blue and high wind speed, it is possible to provide important data in preparing long-term measures to secure long-term stability of offshore structures.
도 1은 본 발명 실시간 해양 구조물에 대한 기체역학적 환경 내외력, 선체 응력, 6자유도 운동 및 위치를 예측 모니터링 및 예측 제어함을 통한 연료절감 및 안전운용 방법에 대한 플로우 챠트이다.
도 2는 해양 구조물에 인가되는 기체역학 벡터를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 해양 구조물에 인가되는 기체역학 벡터를 측정을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기체역학에 의한 내외력이 인가되는 경우 러더를 제어하여 연료절감 및 안전운용 방법을 나타낸 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발라스트 탱크의 단면도와 발라스트 탱크에 구비된 격벽 및 상기 격벽의 구조를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 시뮬레이션을 통하여 해양 구조물에 대한 유지보수 데이터를 도식화한 것이다.
도 8은 해양 구조물(특히, 선박) 및 상기 해양 구조물에 설치된 헬리덱(helideck)을 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a flow chart of a fuel saving and safe operation method through predictive monitoring and predictive control of aerodynamic forces, hull stress, six degree of freedom motion, and position for a real-time offshore structure.
2 is a diagram illustrating a gas dynamic vector applied to an offshore structure.
3 shows a measurement of a gas dynamic vector applied to an offshore structure in accordance with an embodiment of the present invention.
4 is a view showing a fuel saving and safe operation method by controlling the rudder when the internal and external forces are applied by the gas dynamics according to an embodiment of the present invention.
5 and 6 are cross-sectional views of the ballast tank according to another embodiment of the present invention and the partition wall provided in the ballast tank and the structure of the partition wall.
7 is a schematic diagram of maintenance data for an offshore structure through simulation according to another embodiment of the present invention.
FIG. 8 shows a marine structure (particularly a ship) and a helideck installed on the marine structure.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에서 사용되는 해양 구조물(100)라는 용어는, 예를 들어, 잭 업 리그, 세미서브 리그, 자켓, 컴플라이언트 타워, TLP, 부체식 석유생산,저장,적출시설, 풍력발전기, 파력발전기 등을 의미하며, 또한 직간접적으로 연계된 복합구조물(예를 들어, non-subsea structure/Flare tower, Top-side, 접안하는 관계의 해양 구조물(100)들, Drill Rig, 유전에서 오일 및 가스 채취용 Production Casing, Risers, Flowline, Production line, mooring line, hawser line, Lowering line, ROV용 Tethering Cable line, 친환경 연료절감용 돗/세일의 구조 지지대 및 연결 케이블, 광섬유센서가 인입된 tentioner, 풍력발전기의 블래이드 및 타워, jacket, foundation과 인입하는 tensioner, 교량/사장교용 케이블, 해상, 해중 또는 해저구조물의 지지대/받침대 등의 구조물과 이러한 구조물용의 concrete tensioner 등을 포괄하는 광의의 용어임을 밝혀둔다.The term marine structure 100 used in the present invention is, for example, jack up league, semi-sub league, jacket, compliant tower, TLP, floating oil production, storage, extraction facility, wind power generator, wave generator, etc. In addition, it is also directly or indirectly linked composite structure (for example, non-subsea structure / Flare tower, Top-side, berthing offshore structures 100, Drill Rig, oil and gas extraction from oil fields Production Casing, Risers, Flowline, Production Line, Mooring Line, Hawser Line, Lowering Line, Tethering Cable Line for ROV, Structural Support and Connection Cable for Eco-Friendly Fuel Reduction, Connection Cable, Retentioner with Fiber Optic Sensor, Blade of Wind Power Generator And a broad term encompassing structures such as tensioners entering into towers, jackets, foundations, bridge / cable bridge cables, supports / supports for offshore, underwater or subsea structures, and concrete tensioners for such structures. Place revealed.
본 발명에서, 발라스트 탱크(400)는 선박에 화물을 적재하지 않은 채 공선(空船)으로 운용하는 경우 프로펠러(130)가 수면에 떠올라 그 효율이 떨어지거나 심한 손상을 입게 되는 등 안전항해에 큰 지장을 초래할 우려가 있으므로 이를 방지하여 선박이 일정한 흘수(吃水)를 유지할 수 있도록 하며, 선내에 화물이 불균형하게 적재된 경우 복원성을 잃지 않도록 하기 위한 것이다. 그리고, 일반적으로 바닷물(海水)을 밸러스트 탱크(Ballast Tank)에 채우는 Water Ballast를 사용하나 이로써 충분하지 않을 경우에는 모래 등을 적재하는 Solid Ballast가 사용된다.In the present invention, the ballast tank 400 is large in safety navigation such that the propeller 130 floats on the water surface when the ballast tank 400 is operated in an empty ship without loading cargo on the water, resulting in low efficiency or severe damage. This is to prevent the problem, so that the ship can maintain a constant draft, and to prevent loss of stability if the cargo is unbalanced onboard. In general, a water ballast is used to fill seawater in a ballast tank, but when this is not enough, a solid ballast is used to load sand.
본 발명에서, 외력(예를 들어, wind load, wave load, current load) 및 구조물의 반응(예를 들어, Displacement, Deformation, Motion, Vortex)을 측정하는 계측기기는 전기식 또는 광학 계측 방식을 이용하는 lidar, particle induced velocity(piv), particle tracking velocity(ptv), 스트레인 센서, 신장계, 가속도계, 경사계, 압력, flow meter, 온도계, 전류계, 음향방출검사, 지진감지 계측기, 유속, 분포온도센서, 분포스트레인센서, 거리분할 광손실 측정기(OTDR) 등을 포괄하는 광의의 용어임을 미리 밝혀둔다.In the present invention, the measuring device for measuring the external force (for example, wind load, wave load, current load) and the response of the structure (for example, Displacement, Deformation, Motion, Vortex) is lidar using an electrical or optical measurement method, particle induced velocity (piv), particle tracking velocity (ptv), strain sensor, extensometer, accelerometer, inclinometer, pressure, flow meter, thermometer, ammeter, acoustic emission test, earthquake sensor, flow velocity, distribution temperature sensor, distribution strain sensor, It is known in advance that it is a broad term encompassing a distance split optical loss meter (OTDR).
본 발명에서, 내력(예를 들어, Sloshing load, Flow load, Pressure load, Thermal load) 및 구조물의 반응(예를 들어, Displacement, Deformation, Motion, Walking, Buckling, Vortex)을 측정하는 계측기기는 전기식 센서 또는 광학 센서 방식을 이용하는 lidar, particle induced velocity(piv), particle tracking velocity(ptv), 스트레인센서, 가속도계, 전류계, 음향방출검사, 지진감지 계측기, 유속, 분포온도센서, 분포스트레인센서, 거리분할 광손실 측정기(OTDR) 등을 포괄하는 광의의 용어임을 미리 밝혀둔다.In the present invention, the measuring device for measuring the internal load (eg, sloshing load, flow load, pressure load, thermal load) and the response of the structure (eg, displacement, deformation, motion, walking, buckling, vortex) is an electrical sensor. Or lidar, particle induced velocity (piv), particle tracking velocity (ptv), strain sensor, accelerometer, ammeter, acoustic emission test, seismic sensor, flow velocity, distribution temperature sensor, distribution strain sensor, distance division light It is known in advance that it is a broad term encompassing OTDR and the like.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 복합광계측기기(500)는 OTDR(Optical Time-Domain Reflectometer), 라만스텍트럼법(Raman), 브릴루앙 산란(Brillouin scattering), 레일리파(Rayleigh wave), DAS(Distributed Acoustic Sensing), 음향방출법(Acoustic Emission), 간섭법(Interferometry) 중 적어도 어느 하나를 이용하여 목표로 하는 구조물의 변화를 감지한다.In addition, according to another embodiment of the present invention, the composite
본 발명에서, 시간과 공간정보 및 형상 취득 기법은 RF & Microwave-GPS, DGPS, RTK, 광-Lidar, PIV, PIT, 간섭계 등을 이용하여 기체역학에 대한 데이터를 수집하는 방법을 포괄하는 광의의 용어임을 미리 밝혀둔다.In the present invention, the temporal and spatial information and shape acquisition techniques are widely used to encompass data on gas dynamics using RF & Microwave-GPS, DGPS, RTK, Optical-Lidar, PIV, PIT, Interferometer, etc. Make a clear statement of the term.
본 발명에서, IMU(inertial measurement unit)는 자이로, 광격자 등의 가속도 및 회전운동을 측정하는 기기를 포괄하는 광의의 용어임을 미리 밝여둔다. 또한, 자이로는 축대칭인 고속회전체의 관성공간에서의 방향측정이나 관성공간에 대한 회전각속도의 측정에 사용되는 기구로서, 항공기나 선박, 미사일 등의 방향과 평형성(기울기)을 측정하는데 사용되며 야간 운용 중인 항공기 및 선박의 방향과 평형성을 일정하게 유지할수 있도록 한다. In the present invention, the IMU (inertial measurement unit) is previously described as a broad term encompassing a device for measuring acceleration and rotational motion such as a gyro and a grating. In addition, the gyro is an instrument used to measure the direction of rotation in the inertial space of an axis-symmetric high-speed rotating body or the rotational angular velocity with respect to the inertial space.It is used to measure the direction and equilibrium of an aircraft, a ship, and a missile. Ensure the direction and equilibrium of aircraft and vessels in night operation are constant.
또한, 상기 시간과 공간정보 및 형상 취득 기법과 IMU를 상기 해양 구조물(100)의 6자유도 운동, 반응자세, 위치 측정 및 데이터베이스(200)와 연동시켜 인공지능의 EEOI/EEDI/DMS/DPS용 모니터링, 경고시스템, 자동제어시스템을 활용하여 자세제어를 수행한다.In addition, the artificial intelligence EEOI / EEDI / DMS / DPS for the time and space information and the shape acquisition technique and the IMU in conjunction with the six degrees of freedom motion, reaction posture, position measurement and the database 200 of the marine structure 100 Perform posture control using monitoring, warning system and automatic control system.
본 발명을 설명하기에 앞서, 본 발명에서 사용하는 용어인 수치산술모델(Mathmatical models)은 유한요소법(FEM), 기체구조연동해석, 유한차분법, 유한체적법, IFEM(Inverse Finite Element Method) 등에 의한 해석 프로그램을 포괄하는 광의의 용어임을 미리 밝혀둔다. 여기서 유한요소법(FEM)은 연속체인 구조물을 1차원인 막대, 2차원인 삼각형이나 사각형, 3차원인 중심체(사면체, 6면체)의 유한 개의 요소로 분할하여 각기의 영역에 관하여 에너지원리를 기초로 하는 근사해법에 기하여 계산을 해나가는 수치계산방법이다. Prior to explaining the present invention, the term mathematical models (Mathmatical models) used in the present invention is a finite element method (FEM), gas structure interlocking analysis, finite difference method, finite volume method, IFEM (Inverse Finite Element Method) This is a broad term covering the interpretation program. The finite element method (FEM) divides a continuum into a finite element of one-dimensional rods, two-dimensional triangles or squares, and three-dimensional centroids (tetrahedrons, tetrahedrons), based on the principle of energy. It is a numerical method that calculates based on an approximate solution.
본 발명에서, 상황인식 미들웨어는 USN 센서와 같은 센서에서 입력된 상황정보를 에이전트가 미들웨어 전용 패킷으로 변환하여 상황인식 미들웨어로 전송하면 미들웨어는 이를 수신하여 기능별로 분류된 각 모듈에서 처리하고 그 결과를 사용자 프로그램으로 전송하여 모니터링 및 제어할 수 있는 프로그램 상황정보를 미들웨어 전용 패킷으로 변환하는 에이전트를 통하여 모든 종류의 센서 정보를 수집하거나 모든 장비를 제어한다. 미들웨어는 각 기능별(통지, 처리, 저장, 로그, 제어, IO, 외부 응용)로 모듈화되어 있으며, 모듈간 데이터 연동을 XML로 정의된 미들웨어 메시지를 이용하므로 모듈간 독립성이 확보되어 기능 수정 및 추가 기능 등을 포괄하는 광의의 용어임을 미리 밝혀둔다.In the present invention, the situation recognition middleware, when the agent converts the situation information input from the sensor, such as USN sensor to the middleware-only packet and transmits it to the situation recognition middleware, the middleware receives it and processes it in each module classified by the function, and processes the result. It collects all kinds of sensor information or controls all equipment through an agent that converts program status information that can be monitored and controlled by transmitting to a user program into a packet for middleware. Middleware is modularized by each function (notification, processing, storage, log, control, IO, external application), and the interoperability between modules uses middleware messages defined in XML to ensure independence between modules to modify and add additional functions. It is known in advance that it is a broad term covering the back.
본 발명에서 웹기반 상황인식 모니터링 프로그램은 상황인식 미들웨어를 이용하여 상황정보를 모니터링하는 프로그램이며, 웹 기반으로 제작되어 플래쉬가 정상적으로 동작하는 시스템에서 사용 가능하다. 실시간 모니터링(그래프 표현, 차트표현 가능), 10분 평균 조회과거 데이터 조회(기간별, 센서별), 센서별 임계치 설정 후 임계치 초과시 경고, 일부 센서를 위한 외부프로그램 호출 및 결과 모니터링 기능을 수행하는 프로그램을 포괄하는 광의의 용어임을 미리 밝혀둔다.In the present invention, the web-based situational awareness monitoring program is a program for monitoring contextual information using contextual awareness middleware. Real-time monitoring (graph display, chart expression), 10-minute average inquiry historical data inquiry (per period, sensor), threshold setting after sensor setting, warning when threshold is exceeded, external program call for some sensors and result monitoring program It is known in advance that it is a broad term.
본 발명은, 전기식 또는 광학방식의 계측기기(300)들을 통합하여 상기 해양 구조물(100)의 부하, 스트레인, 변형, 변위, 피로, 균열, 진동 또는 주파수 등을 측정한다.The present invention integrates the electrical or optical measuring instruments 300 to measure the load, strain, deformation, displacement, fatigue, crack, vibration or frequency of the marine structure 100 and the like.
기체의 흐름이 선체에 미치는 힘은 시간에 따른 3차원에서의 속도와 방향에 의한 것이며, x, y, z축 및 입사각의 x, y, z축에 의한 반응이 각각 다르다.The force exerted by the flow of gas on the hull is due to the velocity and direction in three dimensions over time, and the responses of the x, y, z axes and the incident angles of the x, y, z axes are different.
도 1 및 도 2를 참조하면 본 발명의 실시예에 따른 실시간 해양 구조물에 대한 기체역학적 환경 내외력, 선체 응력, 6자유도 운동 및 위치를 예측 모니터링 및 제어함을 통한 연료절감, 안전운용 방법은, 수조에서 선형 시험을 통하여 해양 구조물(100) 외부 기체의 흐름이 해양 구조물(100)에 미치는 내외력에 대한 데이터 및 상기 내외력에 따른 해양 구조물(100)의 반응에 대한 데이터를 축적하여 룩업테이블(210)을 생성하고 상기 룩업테이블(210)을 데이터베이스(200)에 저장하는 제 1단계, 계측기기(300)가 해양 구조물(100)의 실제 항해에 있어서 비행시간법(Time-of-Flight Method)을 이용하여 상기 내외력을 측정하여 데이터베이스(200)에 저장하는 제 2단계, 제 2단계의 내외력의 측정 데이터를 제 1단계의 룩업테이블(210)에 축적된 내외력에 대한 데이터와 비교하여, 해양 구조물(100)의 반응에 대한 데이터를 예측하는 제3단계, 상기 예측된 해양 구조물(100)의 반응에 대한 데이터를 이용하여 해양 구조물(100)의 자세 또는 항해 경로를 실시간으로 제어하는 제 4단계를 포함하는, 실시간 해양 구조물(100)에 대한 기체역학적 환경 내외력, 선체 응력, 6자유도 운동 및 위치를 예측 모니터링 및 예측 제어함을 통한 연료절감 및 안전운용 방법이 제공된다.1 and 2 fuel saving and safe operation method through the prediction monitoring and control of the internal and external forces, hull stress, six degree of freedom motion and position of the aerodynamic environment for the real-time offshore structure according to an embodiment of the present invention A look-up table by accumulating data on the internal and external forces of the flow of the gas outside the marine structure 100 on the marine structure 100 and the response of the marine structure 100 according to the internal and external forces through a linear test in the tank. The first step of generating the 210 and storing the lookup table 210 in the database 200, the measurement device 300 is a time-of-flight method for the actual navigation of the offshore structure 100 The measurement data of the internal and external forces of the second and second stages of measuring the internal and external forces and storing them in the database 200 is compared with the data of the internal and external forces accumulated in the lookup table 210 of the first stage. So, A third step of predicting data on the response of both structures 100 and a fourth step of controlling the attitude or navigation path of the offshore structure 100 in real time using the data on the predicted response of the marine structure 100. A fuel saving and safe operation method is provided through predictive monitoring and predictive control of aerodynamic forces, hull stress, six degree of freedom motion and position of a real-time offshore structure 100 including the steps.
수조에서 선형 시험을 통하여 흘수 및 트림의 변화에 의한 선체저항(hull resistance)을 측정하고 6자유도 운동에 의한 영향을 감안하여 추후 선박에 인가될 기체역학 에너지를 레이더, 압력센서, 스트레인센서, 가속도계 등을 이용하여 측정한다. 이 경우, 고도별로 기체의 방향과 속도를 공간 및 시간에 따라 측정한다. In the tank, linear tests are used to measure hull resistance due to changes in draft and trim, and to consider the effects of six degrees of freedom motion, and to determine the aerodynamic energy to be applied to ships later on by radar, pressure sensors, strain sensors, and accelerometers. It measures using etc. In this case, the direction and velocity of the gas for each altitude are measured according to space and time.
또한, 상기 단계에 따라, 수치산술모델과 실제 측정 데이터를 연동하여 자동제어를 진행한다. 선체에 인가될 기체역학 에너지의 방향과 속도를 미리 측정하고 선체에 반영하여 기체역학 반응 모델 테스트를 활용하여 해양 구조물(100)의 반응을 예측하고 실제 측정된 데이터와 비교하여, 룩업테이블(210)의 수정을 통해 최적화된 기체역학 반응 모델을 개발하고, 이를 통해 자세제어 또는 항해 경로를 결정하는 것을 특징으로 한다.In addition, according to the above steps, the automatic control in conjunction with the numerical arithmetic model and the actual measurement data. The direction and velocity of the gas dynamic energy to be applied to the hull are measured in advance and reflected on the hull to predict the response of the marine structure 100 using a gas dynamic response model test, and compare it with the actual measured data. The modified gas dynamic response model is developed through the modification of, and the attitude control or navigation route is determined through this.
또한, 상기 제3단계는, 상기 해양 구조물(100)의 실제 반응을 측정하는 제3-1단계 및 상기 제3-1단계에서 측정된 해양 구조물(100)의 반응에 대한 데이터와 제3단계에서 예측된 해양 구조물(100)의 반응에 대한 데이터가 불일치하는 경우, 제3-1단계의 해양 구조물(100)의 반응에 대한 데이터로 제1단계에서 생성된 룩업테이블(210)에 있어서의 해양 구조물(100)의 반응에 대한 데이터를 수정 또는 이데이터의 수정수치를 반영하여 수치모델 (CFD &/or FEM)을 수정/보완하는 3-2단계를 더 포함할 수 있다. In addition, the third step, in the third step and the third step of measuring the actual response of the offshore structure 100 and the reaction of the offshore structure 100 measured in the 3-1 step If the data on the response of the predicted offshore structure 100 is inconsistent, the offshore structure in the lookup table 210 generated in the first step with data on the response of the offshore structure 100 in steps 3-1. The method may further include steps 3-2 of correcting or supplementing the numerical model (CFD & / or FEM) by correcting the data for the reaction of (100) or reflecting the corrected value of the data.
이 경우, 상기 해양 구조물(100)의 반응에 대한 데이터의 수정은, 유한요소법(FEA) 또는 Inverse Finite Element Method(iFEM)기반의 시뮬레이션에 의하여 이루어질 수 있다.In this case, the data modification for the reaction of the marine structure 100 may be made by a finite element method (FEA) or an inverse finite element method (iFEM) based simulation.
계측기기(300)에서 측정된 데이터는 전산유체역학(CFD)의 입력 조건을 최대로 하여, 해양 구조물(100)의 거동 및 6자유도 운동, 각종 물리량들의 상관관계를 분석한다. 상기 상황인식 미들웨어에서의 산술추치모델의 결과와 실제 측정 데이터를 연동하여 알고리즘 및 시뮬레이션을 구축한다. 상기 상황인식 미들웨어 및 웹기반 상황인식 모니터링 프로그램을 통해 웹기반 시스템을 구축하여 단순한 모니터링 이외에도 인공지능의 모니터링 및 예측 제어시스템을 구현한다.The data measured by the measuring device 300 maximizes the input condition of the computational fluid dynamics (CFD), and analyzes the behavior of the marine structure 100, the six degree of freedom motion, and the correlation between various physical quantities. Algorithms and simulations are built by interlocking the results of the arithmetic and vertebral models in the situational awareness middleware with the actual measurement data. In addition to the simple monitoring, the artificial intelligence monitoring and predictive control system is implemented by constructing a web-based system through the context awareness middleware and web based context awareness monitoring program.
도 3을 참조하면 상기 제 2단계는, 상기 해양 부류체에 구비된 계측기기(300)를 통하여 기체에 의한 내외력을 측정하되, 상기 계측기기(300)는 전기식 센서 또는 광학 센서로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 계측기기(300)는 풍향, 풍속, 기압, 기온, 습도 및 분진을 고도별로 측정한다.Referring to FIG. 3, in the second step, internal and external forces by a gas are measured through the measuring device 300 provided in the marine bracket, and the measuring device 300 may include an electric sensor or an optical sensor. . In addition, the measuring device 300 measures wind direction, wind speed, air pressure, temperature, humidity, and dust for each altitude.
또한, 상기 제 2단계는, IMU를 이용하여 기체의 흐름이 해양 구조물(100)에 미치는 내외력을 실제로 측정한다.In addition, the second step, using the IMU actually measures the internal and external forces of the gas flow on the offshore structure (100).
또한, 상기 제 2단계에서의 상기 해양 구조물(100)의 반응은, 상기 해양 구조물(100)이 선박인 경우 상기 선박의 진행방향, 전후좌우 기울기, 흘수 또는 트림 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.In addition, the reaction of the offshore structure 100 in the second step, when the offshore structure 100 is a ship may include at least one or more of the traveling direction of the ship, inclination, left and right, draft or trim. .
또한, 상기 제 2단계에서 상기 해양 구조물(100)의 반응은, 상기 해양 구조물(100)이 일시적 고정 구조물인 경우 상기 구조물의 이동방향, 전후 좌우 기울기, 흘수 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.In addition, the reaction of the offshore structure 100 in the second step, when the offshore structure 100 is a temporary fixed structure may include at least one or more of the moving direction of the structure, front and rear tilt, draft.
또한, 상기 제 2단계는, 기체의 흐름에 의한 해양 구조물(100)의 고유주파수, 조화주파수 및 기체특성을 포함하는 데이터를 측정할 수 있다. In addition, the second step, it is possible to measure the data including the natural frequency, harmonic frequency and gas characteristics of the offshore structure 100 by the flow of gas.
또한, 상기 제 1단계에서 상기 룩업테이블(210)이 저장되는 데이터베이스(200)는, 해양 구조물(100)에 구비된 항해기록장치(VDR)일 수 있다. In addition, the database 200 in which the lookup table 210 is stored in the first step may be a navigation recorder (VDR) provided in the offshore structure 100.
또한, 계류라인(mooring line), 친환경 연료절감형 돛(140)의 지지대 및 연결 케이블(sail line)에 전기식 또는 광학방식의 센서를 부착하여 기체역학의 복합 에너지(coupled energy)에 의한 변화를 모니터링 할 수 있다.In addition, an electric or optical sensor is attached to the mooring line, the support of the eco-friendly fuel-saving sail 140, and the connection line to monitor the change due to the combined energy of the gas dynamics. can do.
하역(Off-Loading) 또는 접안 시에도, 호저(Hawser) 와 선적호스(Loading Hose)에 광섬유 또는 전기식 스트레인 센서를 인입하여 계측되는 응력과 기체역학적 환경 내외력에 의해 상기 해양 구조물(100)에 발생하는 6자유도 운동(Heading, Sway, Heave, Rolling, Pitching, Yawing motion)에 대한 측정 데이터를 구조해석과 연동하고, 상황판단의 우선순위 또는 중요도를 감안한 Off-Loading 라인의 실시간 제어 또는 예측 제어를 통하여 기체역학에 의해 인가되는 힘(Pipe line, Pump, 인입형 텐셔너, 라이저, 계류라인, 하우저, Off-Loading 라인의 관성 및 탄성)을 최소화 한다.Even during off-loading or berthing, the marine structure 100 is generated by the stress measured by introducing an optical fiber or an electric strain sensor into the hoser and the loading hose and the internal and external forces of the aerodynamic environment. Linking measurement data for six degrees of freedom motion (Heading, Sway, Heave, Rolling, Pitching, Yawing motion) with structural analysis, and real-time or predictive control of off-loading lines considering priority or importance of situation judgment Minimize the force applied by the gas dynamics (inertia and elasticity of pipe line, pump, pull-in tensioner, riser, mooring line, housing, and off-loading line).
그리고 상기 데이터베이스(200)에 저장된 데이터는 실시간 상황인식, 과거기록의 상황재현 및 경우의 수에 대비한 상황예측을 구현하기 위해 기준 데이터로 활용할 수 있다. 또한 상기 저장된 데이터는 가상 시뮬레이션을 통하여 구조 진단 및 작업 평가 기능을 수행하는데 이용할 수 있다.The data stored in the database 200 may be used as reference data to implement real-time situational awareness, situational representation of past records, and situational prediction for the number of cases. In addition, the stored data may be used to perform a structural diagnosis and a task evaluation function through a virtual simulation.
또한, 상기 해양 구조물(100)이 일시적 고정 구조물인 경우, 상기 룩업테이블(210)은 1년 단위의 시(時)계열적 데이터로 기록되며, 전년도까지의 축적된 1년 단위의 시(時)계열적 데이터와의 비교를 통해 상기 룩업테이블(210)을 수정할 수 있다. 이를 통하여 오차를 자동적으로 감소시킬 수 있다.In addition, when the marine structure 100 is a temporary fixed structure, the lookup table 210 is recorded as time-series data of one year unit, and accumulated time of one year unit until the previous year. The lookup table 210 may be modified by comparing with the series data. This can reduce the error automatically.
또한, 상기 제4단계는, 러더(110)(rudder), 트러스터(120)(thruster), 추진용 프로펠러(130), 돛(140), 연 또는 풍선 중 적어도 어느 하나를 이용하여 해양 구조물(100)의 자세 또는 항해 경로를 실시간으로 제어할 수 있다. 즉, 6자유도 운동이 최소화 될 수 있도록 러더(110) 등에 대한 제어를 수행하고, 항해 중인 해양 구조물(100)의 경우 기체역학에 의한 힘을 보상하기 위해 러더(110)의 방향을 제어하여 최적화된 경로로 운용 가능하게 한다.In addition, the fourth step, using the at least one of the rudder 110 (rudder), the thruster 120 (thruster), the propeller for propulsion 130, the sail 140, the kite or balloon (offshore) It is possible to control the attitude or the navigation route of 100) in real time. That is, the control of the rudder 110 is performed to minimize the six degree of freedom movement, and in the case of the marine structure 100 in sailing, the direction of the rudder 110 is optimized to compensate for the force caused by the gas dynamics. To be able to operate in a defined path.
한편, 상기 해양 구조물(100) 운용 중인 경우, 롤링(rolling)에 의하여 해양 구조물(100)이 전복되거나 운송물이 낙하할 위험이 있다. 이 경우, 해양 구조물(100)의 아래쪽에 키를 적어도 하나 이상을 설치하면 키에 의한 마찰에 의해 롤링을 감소시킬 수 있다.On the other hand, when the offshore structure 100 is in operation, there is a risk that the offshore structure 100 is overturned or a vehicle falls due to rolling. In this case, if at least one key is provided below the marine structure 100, rolling may be reduced by friction by the key.
도 4를 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예를 설명하면, 상기 제4단계는 상기 해양 구조물(100)이 선박인 경우, 상기 예측된 해양 구조물(100)의 반응에 대한 데이터에 따라, 추진력과 상기 내외력과의 합력이 목표하는 진행방향이 될 수 있도록 러더(110)의 방향 및 트러스터와 프로펠러의 RPM을 제어할 수 있다. 예를 들어, 기체역학에 의해 선박에 인가되는 내외력에 대하여 선박에 구비된 러더(110)(rudder)를 제어하지 않는 경우보다 러더(110)를 제어하는 경우에 목표지점까지의 이동거리가 단축됨을 도 4를 통하여 확인할 수 있다.Referring to still another embodiment of the present invention with reference to Figure 4, wherein the fourth step, if the marine structure 100 is a ship, according to the data on the response of the predicted marine structure 100, the driving force and It is possible to control the direction of the rudder 110 and the RPM of the thruster and the propeller so that the combined force with the internal and external forces can be the target traveling direction. For example, when the rudder 110 is controlled than the rudder 110 provided on the vessel with respect to the internal and external forces applied to the vessel by gas dynamics, the moving distance to the target point is shortened. It can be confirmed through FIG.
또한, 상기 해양 구조물(100)이 일시적 고정 구조물인 경우, 상기 예측된 구조물의 반응에 대한 데이터에 따라, 상기 내외력과의 합력이 최소가 되어 현 위치를 유지하도록 트러스터(120)를 제어할 수 있다.In addition, when the offshore structure 100 is a temporary fixed structure, according to the data on the predicted response of the structure, the joint force with the internal and external forces is minimized to control the thruster 120 to maintain the current position. Can be.
도 8을 참조하면 상기 해양 구조물(100)은, 헬리덱(150)(helideck)을 구비하되, 상기 제 4단계는, 상기 헬리덱의 평형을 유지 또는 헬기 이착륙시 충격을 완화할 수 있도록 DP(Dynamic Positioning) 및 DM(Dynamic Motioning)을 통해 상기 해양 구조물의 자세를 제어하거나, 6자유도의 각도를 조절하여 상기 해양 구조물의 무게 중심을 변화시키고, 상기 헬리덱(150)의 평형 상태 정보를 상기 데이터베이스(200)에 저장할 수 있다. Referring to FIG. 8, the marine structure 100 includes a helix deck 150, and the fourth step includes a DP (DP) to maintain the equilibrium of the helix deck or to mitigate impact when the helicopter takes off and land. Dynamic Positioning) and DM (Dynamic Motioning) to control the posture of the offshore structure, or change the center of gravity of the offshore structure by adjusting the angle of six degrees of freedom, and the equilibrium state information of the helidex 150 in the database Can be stored at 200.
그리고, 상기 해양 구조물(100)의 자세를 제어함에 따른 상기 헬리덱(150)의 평형 상태 정보를 상기 데이터베이스(200)에 저장하되, 상기 데이터베이스(200)는 통신부를 통하여 외부의 구조정보서버로 상기 헬리덱(150)의 평형 상태 정보를 송신하며, 상기 구조정보서버는 복수의 해양 구조물(100) 중에서 헬기가 이착륙할 수 있는 헬리덱(150)의 평형 상태 정보를 보유한 해양 구조물(100)의 위치 정보를 헬기로 제공할 수 있다. 또한, 해양 구조물(100)의 작업 목적 기능(헬기 이착륙, Separator, 액화공정 등)에 맞춰 평형을 유지할 수 있도록 트림(trim) 등의 6자유도의 각도를 조절하여 상기 해양 구조물(100)의 무게 중심을 변화 시킬 수 있고, 평형 상태를 유지 시킬 수 있고, 또는 충격을 완화한다. 특히, 헬기 이착륙시 해양구조물 또는 헬리덱과 헬기의 지지구조기능과의 충격을 완화한다.In addition, the equilibrium state information of the heli-deck 150 according to the attitude control of the offshore structure 100 is stored in the database 200, and the database 200 is connected to an external structural information server through a communication unit. Transmitting the equilibrium state information of the helix deck 150, the rescue information server is the position of the offshore structure 100 having the equilibrium state information of the helix deck 150 that the helicopter can take off and land of the plurality of offshore structures (100) Information can be provided by helicopter. In addition, the center of gravity of the marine structure 100 by adjusting the angle of six degrees of freedom, such as trim (trim) to maintain the equilibrium according to the work purpose function (helipad takeoff, landing, Separator, liquefaction process, etc.) of the offshore structure 100 Can change, maintain equilibrium, or mitigate shock. In particular, during the take-off and landing of the helicopter, the impact of the marine structure or the helicopter structure and the support structure of the helicopter is alleviated.
또한, 상기 제 2단계는 계측기기(300)에 의해 상기 해양 구조물(100)로부터 원거리의 풍향, 풍속, 기온, 습도, 기압, 태양복사선, 무기이온, 이산화탄소, 분진, 방사능 또는 오존 중 적어도 하나 이상을 계측하고 상기 데이터베이스(200)에 저장하는 제 2-1단계를 더 포함하되In addition, the second step is at least one of wind direction, wind speed, temperature, humidity, air pressure, solar radiation, inorganic ion, carbon dioxide, dust, radioactivity or ozone from the marine structure 100 by the measuring device 300 And further comprising the step 2-1 of measuring and storing in the database (200)
상기 계측기기(300)는 풍속계, 풍향계, 습도계, 온도계, 기압계, 일사계, 대기gassol 자동채취기, CO2flux측정장비, 대기분진채집기, air sampler 또는 오존분석기 중 적어도 어느 하나 이상인 것이 바람직하다.The measuring device 300 is preferably at least one of anemometer, wind vane, hygrometer, thermometer, barometer, insolometer, atmospheric gassol automatic collector, CO2flux measuring equipment, atmospheric dust collector, air sampler or ozone analyzer.
또한, IMU, 시간과 공간정보 및 형상 취득 기법, X-band/S-band를 감지할 수 있는 레이더를 이용하여 위험물과의 충돌 방지뿐만 아니라 풍향, 풍속, 기압, 기온을 예측하고, IMU를 1개 이상 이용하여 상기 해양 구조물(100)의 6자유도 운동 뿐만 아니라 호깅(hogging), 새깅(sagging), 비틀림(tortion)까지 측정하고, 시간과 공간정보 취득 기법을 이용하여 상기 해양 구조물(100)의 이동 거리 및 좌표 계측 위성의 환경내외력 데이터를 레이더 및 IMU 데이터와 연동하여 해양 구조물(100)의 피로를 최소화 한다.In addition, by using the IMU, time and spatial information and shape acquisition techniques, and radar capable of detecting X-band / S-band, it not only prevents collision with dangerous goods, but also predicts wind direction, wind speed, air pressure, and temperature. By measuring more than six degrees of freedom of movement of the offshore structure 100 as well as hogging (hogging), sagging (torgging), torsion (tortion) to measure, using the technique of time and spatial information acquisition of the offshore structure 100 Movement distance and coordinates of the satellite to minimize the fatigue of the marine structure 100 by interlocking the environmental and external force data of the satellite with the radar and IMU data.
또한, 상기 웨이브 레이터의 Polar 이미지 수집은 32개로 한정되지 않으며, 실시간 동적 이미지 프로세싱을 하기 위해서 새로운 Polar 이미지를 받는 동시에 첫번째 또는 가장 오래된 Polar 이미지를 삭제하여 실시간 동적 이미지 프로세싱을 한다. 이를 통하여, 실시간으로 위험물과의 충돌 방지, 풍속, 풍향, 기압, 기온을 예측할 수 있다. 또한, RF 1x2 Splitter 또는 RF 증폭기를 활용하여 기존의 X-band 또는 S-band 충돌방지용 레이더를 이용한다. 또한, 웨이브레이터의 측정 데이터에 대하여 6자유도 운동에 의한 영향을 보상하고, Time of Flight method, 영상이음(image overlay) 방식을 이용한다.In addition, the polarizer collection of the wave radar is not limited to 32, and in order to perform real-time dynamic image processing, a real-time dynamic image processing is performed by deleting a first or oldest polar image while receiving a new polar image. Through this, collision prevention with dangerous goods, wind speed, wind direction, air pressure, and temperature can be predicted in real time. In addition, it utilizes existing X-band or S-band anti-collision radar by utilizing RF 1x2 splitter or RF amplifier. In addition, the effects of the six degrees of freedom motion on the wave data are compensated for, and a time of flight method and an image overlay method are used.
도 5를 참조하면, 상기 해양 구조물(100)은 발라스트 탱크(500)를 구비하며 상기 발라스트 탱크(500) 내부의 슬로싱 현상을 감소시키기 위하여, 상기 발라스트 탱크(500)의 양 측면 각각에 구비되는 슬로싱 억제부(510)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 슬로싱 억제부(510)는 상기 발라스트 탱크(500)의 일 수평 단면에 있어서 상기 단면의 개방 면적을 좁힘으로써 슬로싱 현상을 억제한다.Referring to FIG. 5, the marine structure 100 includes a
또한, 도 6을 참조하면 상기 제4단계는 기체역학에 의한 내외력의 영향으로 상기 해양 구조물(100)에 기울기가 발생한 경우, 기울어진 방향의 반대쪽으로 상기 발라스트 탱크(500)에 적재된 발라스트 수(水)를 이동시켜 상기 해양 구조물(100)의 자세를 제어할 수 있다. 그리고, 상기 발라스트 탱크(500)는, 상기 발라스트 탱크(500)는, 상기 발라스트 탱크(500) 내부에 구획을 나누는 격벽(520)을 구비하며, 상기 격벽(520)에는 타 구획으로 상기 발라스트 수(水)를 이동시키기 위한 개폐부(530)를 설치하고, 상기 개폐부(530)의 내부에는 상기 발라스트 수의 이동 속도 및 이동 방향을 제어하는 펌프(540)가 설치될 수 있다. 또한, 상기 발라스트 탱크(100)와 수위계(water gauge)를 연결하여 상기 발라스트 탱크의 수위를 모니터링하고 피드백(feed back) 및/또는 피드포워드(feed forward)를 통해 액티브 제어(active control)를 할 수 있다.In addition, referring to FIG. 6, in the fourth step, when an inclination occurs in the marine structure 100 due to the influence of internal and external forces due to gas dynamics, the number of ballasts loaded in the
또한, 상기 2단계에서의 내외력의 측정 데이터를 외부 기상정보서버에 전송하고, 상기 기상정보서버는 인공위성으로부터 수신된 기상정보를 상기 내외력의 측정 데이터와 비교하여 오차를 수정한 기상정보수정데이터를 저장할 수 있다.In addition, the measurement data of the internal and external force in step 2 is transmitted to an external weather information server, and the weather information server compares the weather information received from the satellite with the measurement data of the internal and external force, and corrects the error. Can be stored.
또한, 상기 기상정보서버에 접속된 외부 사용자단말기의 요청에 따라, 상기 기상정보수정데이터를 상기 외부 사용자단말기에 제공할 수 있다.In addition, according to a request of an external user terminal connected to the weather information server, the weather information correction data may be provided to the external user terminal.
한편, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, 수조에서 선형 시험을 통하여 해양 구조물(100) 외부 기체의 흐름이 해양 구조물(100)에 미치는 내외력에 대한 데이터 및 상기 내외력에 따른 해양 구조물(100)의 반응에 대한 데이터를 축적하여 룩업테이블(210)을 생성하는 제 1단계, 해양 구조물(100)의 실제 항해에 있어서 비행시간법(Time-of-Flight Method)을 이용하여 상기 내외력을 측정하는 제 2단계, 제2단계의 내외력의 측정 데이터를 제 1단계의 룩업테이블(210)에 축적된 내외력에 대한 데이터와 비교하여 해양 구조물(100)의 반응에 대한 데이터를 예측하는 제 3단계, 실제 해양 구조물(100)의 반응을 측정하는 제3-1단계, 상기 제3-1단계에서 측정된 해양 구조물(100)의 반응에 대한 데이터와 제3단계에서 예측된 해양 구조물(100)의 반응에 대한 데이터를 비교하여, 그 차이가 발생된 경우 제3-1단계의 해양 구조물(100)의 반응에 대한 데이터로 제1단계에서 생성된 룩업테이블(210)에 있어서의 해양 구조물(100)의 반응에 대한 데이터를수정하는 제3-2단계 및 상기 룩업테이블(210)에 축적된 데이터를 가상의 시뮬레이션을 통하여 해양 구조물(100)에 대한 유지보수 데이터를 획득하는 제 4단계 및 상기 가상의 시뮬레이션의 실계측 데이터를 반영하여, 상기 가상 시뮬레이션의 결과인 반응결과수치를 실시간 해양 구조물의 반응 실계측 수치와 비교하고, 상기 해양 구조물의 반응에 대한 데이터를 수정하거나 상기 수정된 데이터를 반영하여 수치모델을 수정 및 보완하는 제 5단계가 포함된다.On the other hand, according to another aspect of the present invention for achieving the above object, the data and the internal and external forces on the marine structure 100 by the flow of the gas outside the marine structure 100 through a linear test in the water tank The first step of generating a look-up table 210 by accumulating data on the reaction of the offshore structure 100 according to the external force, the time-of-flight method in the actual navigation of the offshore structure 100 The internal and external force measurement data of the second step and the second step of measuring the internal and external forces are compared with the data of the internal and external forces accumulated in the lookup table 210 of the first step to respond to the reaction of the marine structure 100. In the third step of predicting the data for the step 3-1, measuring the response of the actual offshore structure 100, in the data and the third step of the response of the offshore structure 100 measured in the step 3-1 To the response of the predicted offshore structure 100 Comparing one data, when the difference occurs, the response of the offshore structure 100 in the lookup table 210 generated in the first step as data on the response of the offshore structure 100 in step 3-1. Step 3-2 of modifying the data for and the fourth step of acquiring maintenance data for the offshore structure 100 through the virtual simulation of the data accumulated in the lookup table 210 and the virtual simulation of Reflecting the actual measurement data, comparing the response result value of the virtual simulation with the actual measurement value of the real-time offshore structure, and modifying the data on the response of the offshore structure or reflecting the modified data A fifth step of making corrections and supplements is included.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따라 상기 유지보수 데이터가 시뮬레이션을 통하여 획득된 내용을 확인할 수 있다. 예를 들어, 유지보수 데이터는 상기 해양 구조물(100)에 구비된 개별 구조물의 중요도 순서로 각각에 대한 위치정보, 유지보수 비용 정보, 유지보수 소요시간 정보, 잔여수명 정보 등을 포함하여 출력될 수 있다.Referring to FIG. 7, according to an embodiment of the present invention, the maintenance data may be obtained through simulation. For example, the maintenance data may be output including position information, maintenance cost information, maintenance time information, remaining life information, etc. for each of the structures in the offshore structure 100 in order of importance. have.
또한, 상기 제 4단계 이후에, FSI프로그램(Fluid Structure Interaction)에 의해 상기 해양 구조물 제어정보를 시뮬레이터로 생성하고, 상황인식 미들웨어에 의해 상기 시뮬레이터를 상기 제3-1단계에서 획득한 상기 해양 구조물의 실제 반응에 대한 데이터와 실시간으로 연동시켜, 상기 해양 구조물을 자동으로 제어하는 알고리즘을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, after the fourth step, the marine structure control information is generated as a simulator by FSI program (Fluid Structure Interaction), and the simulator of the marine structure obtained in the step 3-1 by the situation recognition middleware The method may further include generating an algorithm for automatically controlling the marine structure by interworking with data about an actual reaction in real time.
그리고, 상기 제 4단계는, 유한요소해석법(FEM) 및 전산유체역학(CFD)를 이용한 3차원 수치해석(numerical analysis)프로그램이, 상기 해양 구조물의 거동 및 구조적 변화에 따라 발생할 수 있는 가스 누출, 가스 확산, 화재 또는 폭파 등의 가상상황 및 상기 가상상황에 따른 대응방안에 대한 데이터가 저장된 상황해석모듈과 연동되어 유지보수정보를 생성In the fourth step, a three-dimensional numerical analysis program using finite element analysis (FEM) and computational fluid dynamics (CFD) is performed. Create maintenance information by interlocking with the situation analysis module that stores data on virtual situation such as gas diffusion, fire or blasting and countermeasures according to the virtual situation
또한, 상기 해양 구조물(100)의 반응에 대한 데이터는, 스트레인, 변형, 균열, 진동, 주파수, 부식, 침식 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 주파수는 고유주파수(natural frequency), 조화주파수(harmonic frequency)를 포함하며, 구조해석 방식과 연동하여 상기 해양 구조물(100)에 가해지는 주파수를 회피하여 피로를 최소화하고 수명 연장을 위한 데이터로 활용된다.In addition, the data on the reaction of the marine structure 100 may include at least one of strain, deformation, crack, vibration, frequency, corrosion, erosion. The frequency includes a natural frequency and a harmonic frequency, and in conjunction with a structural analysis method, avoids the frequency applied to the marine structure 100 to minimize fatigue and use it as data for extending the lifespan. do.
또한, 상기 제 4단계의 유지보수 데이터는, 상기 해양 구조물(100)에 구비된 개별 구조물의 미리 설정된 중요도에 따라 구별되어 획득될 수 있다.In addition, the maintenance data of the fourth step may be obtained by being distinguished according to a predetermined importance of individual structures provided in the offshore structure 100.
DP 또는 DM Boundary 조건을 충족하여 제어 시, 상기 해양 구조물(100)에 구비된 개별 구조물들에 대하여 피로 최소화에 대한 우선 순위를 결정하고, EEOI/EEDI/DMS/DPS의 효율이 적절히 크게 되도록 긴급, 시급, 우선 등의 순위로 운영할 수 있다.When the control meets the DP or DM boundary conditions, the priority of fatigue minimization is determined for the individual structures provided in the marine structure 100, and the emergency, such that the efficiency of EEOI / EEDI / DMS / DPS is appropriately large, In order of hourly wage, priority Can operate.
또한, 상기 유지보수 데이터는, 유지보수가 필요한 위치정보, 유지보수 비용 정보, 유지보수 소요시간 정보 또는 구조물별 잔여수명 정보 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.In addition, the maintenance data may include at least one of location information requiring maintenance, maintenance cost information, maintenance required time information, or remaining life information for each structure.
상기 측정된 슬래밍에 의한 해양 구조물(100)의 반응과 슬로싱에 의한 발라스트 탱크(500)를 포함하는 저장탱크의 반응에 대한 데이터는 수치산술모델(mathmatical models)과 연동하여 최적화&인공지능 알고리즘을 얻어내고, 그 결과가 룩업테이블(210) 형태로 항해기록장치(VDR) 또는 별도의 서버에 저장되어 해양 구조물(100)의 자세를 제어하여 손상을 최소화 한다. 또한 상기 저장된 데이터는 실시간 상황인식, 과거기록의 상황재현, 경우의 수에 대한 상황예측을 구현하기 위해 필요한 상황인식용 기준 데이터(reference data)로 활용한다. 또한, 저장된 데이터를 이용하여 가상의 시뮬레이션을 통하여 구조 진단 및 작업 평가 기능을 수행할 수 있다.The data on the response of the marine structure 100 by slamming and the reaction of the storage tank including the
상기 알고리즘 또는 시뮬레이터에 실제 측정 데이터의 지속적으로 반영 및 룩업테이블(210)의 수정을 통하여 최적화된 예측 시뮬레이터를 구현한다. Risers(SCR, TTR, Tendon)/ROV/Drill rig등을 포함하는 해양 구조물(100)에 상기 알고리즘 또는 시뮬레이터를 반영하여 자동학습 기법을 활용한 자동화를 구현할 수 있다.The optimized prediction simulator is implemented by continuously reflecting the actual measurement data in the algorithm or the simulator and modifying the lookup table 210. The marine structure 100 including the Risers (SCR, TTR, Tendon) / ROV / Drill rig, etc. may be reflected to the algorithm or simulator to implement automation using an automatic learning technique.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may implement the present invention in other specific forms without changing the technical idea or essential features thereof. The described embodiments are to be understood in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.
100 : 해양 구조물 110 : 러더
120 : 트러스터 130 : 프로펠러
140 : 돛 150 : 헬리덱
200 : 데이터베이스 210 : 룩업테이블
300 : 계측기기 500 : 발라스트 탱크
510 : 슬로싱 억제부 520 : 격벽
530 : 개폐부 540 : 펌프100: offshore structure 110: rudder
120: thruster 130: propeller
140: Sail 150: Helideck
200: database 210: lookup table
300: measuring instrument 500: ballast tank
510: sloshing suppression unit 520: partition wall
530: opening and closing part 540: pump
Claims (27)
해양 구조물의 실제 항해에 있어서 비행시간법(Time-of-Flight Method)을 이용하여 상기 내외력을 측정하여 상기 데이터베이스에 저장하는 제 2단계;
제 2단계의 내외력의 측정 데이터를 제 1단계의 룩업테이블에 축적된 내외력에 대한 데이터와 비교하여, 해양 구조물의 반응에 대한 데이터를 예측하는 제3단계;
상기 해양 구조물의 예측된 반응에 대한 데이터를 이용하여 해양 구조물의 자세 또는 항해 경로를 실시간으로 제어하는 제 4단계;
를 포함하는
실시간 해양 구조물에 대한 기체역학적 환경 내외력, 선체 응력, 6자유도 운동 및 위치를 예측 모니터링 및 예측 제어함을 통한 연료절감 및 안전운용 방법.Through a linear test in a water tank or a wind tunnel, data about internal and external forces of the flow of gas outside the marine structure to the marine structure and data about the reaction of the marine structure according to the internal and external forces are accumulated to generate a lookup table and generate the lookup table. A first step of storing in a database;
A second step of measuring the internal and external forces by using a time-of-flight method in actual navigation of a marine structure and storing the internal and external forces in the database;
A third step of predicting data on the response of the marine structure by comparing the measured data of the internal and external forces of the second step with the data of the internal and external forces accumulated in the lookup table of the first step;
A fourth step of controlling the attitude or the navigation path of the offshore structure in real time using data on the predicted response of the offshore structure;
Containing
Fuel saving and safe operation through predictive monitoring and predictive control of aerodynamic forces, hull stress, six degree of freedom motion and position of real-time offshore structures.
상기 제3단계는,
상기 해양 구조물의 실제 반응을 측정하는 제3-1단계; 및
상기 제3-1단계에서 측정된 상기 해양 구조물의 반응에 대한 데이터와 제3단계에서 예측된 상기 해양 구조물의 반응에 대한 데이터가 불일치하는 경우, 제3-1단계의 해양 구조물의 반응에 대한 데이터로 제1단계에서 생성된 상기 룩업테이블에 있어서의 상기 해양 구조물의 반응에 대한 데이터를 수정 또는 상기 수정된 데이터를 반영하여 수치모델을 수정 및 보완하는 3-2단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
실시간 해양 구조물에 대한 기체역학적 환경 내외력, 선체 응력, 6자유도 운동 및 위치를 예측 모니터링 및 예측 제어함을 통한 연료절감 및 안전운용 방법.The method of claim 1,
In the third step,
Step 3-1 measuring the actual response of the marine structure; And
If the data on the response of the marine structure measured in step 3-1 and the data on the response of the marine structure predicted in step 3 are inconsistent, the data on the response of the marine structure in step 3-1 Step 3-2 of modifying and supplementing a numerical model by modifying data on the response of the marine structure in the lookup table generated in step 1 or by reflecting the modified data;
Lt; RTI ID = 0.0 > 1, < / RTI &
Fuel saving and safe operation through predictive monitoring and predictive control of aerodynamic forces, hull stress, six degree of freedom motion and position of real-time offshore structures.
상기 해양 구조물의 반응에 대한 데이터의 수정은,
CFD, 유한요소법(FEA), IFEM(Finite Element Method) 또는 FSI를 포함하는 수치모델 기반의 시뮬레이터에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 하는,
실시간 해양 구조물에 대한 기체역학적 환경 내외력, 선체 응력, 6자유도 운동 및 위치를 예측 모니터링 및 예측 제어함을 통한 연료절감 및 안전운용 방법.
3. The method of claim 2,
Correction of the data on the response of the marine structure,
Characterized in that it is made by a numerical model based simulator including CFD, finite element method (FEA), finite element method (IFEM) or FSI,
Fuel saving and safe operation through predictive monitoring and predictive control of aerodynamic forces, hull stress, six degree of freedom motion and position of real-time offshore structures.
상기 제 2단계는,
상기 해양 구조물에 구비된 계측기기를 통하여 기체에 의한 내외력을 측정하되,
상기 계측기기는 전기식 센서 또는 광학 센서인 것을 특징으로 하는,
실시간 해양 구조물에 대한 기체역학적 환경 내외력, 선체 응력, 6자유도 운동 및 위치를 예측 모니터링 및 예측 제어함을 통한 연료절감 및 안전운용 방법.The method of claim 1,
The second step comprises:
While measuring the internal and external forces by the gas through a measuring device provided in the offshore structure,
The measuring device is characterized in that the electrical sensor or optical sensor,
Fuel saving and safe operation through predictive monitoring and predictive control of aerodynamic forces, hull stress, six degree of freedom motion and position of real-time offshore structures.
상기 계측기기는 풍향, 풍속, 기압, 기온, 습도 및 분진을 고도별로 측정하는 것을 특징으로 하는,
실시간 해양 구조물에 대한 기체역학적 환경 내외력, 선체 응력, 6자유도 운동 및 위치를 예측 모니터링 및 예측 제어함을 통한 연료절감 및 안전운용 방법.5. The method of claim 4,
The measuring device is characterized in that for measuring the wind direction, wind speed, air pressure, temperature, humidity and dust for each altitude,
Fuel saving and safe operation through predictive monitoring and predictive control of aerodynamic forces, hull stress, six degree of freedom motion and position of real-time offshore structures.
상기 제 2단계는,
IMU를 이용하여 기체의 흐름이 해양 구조물에 미치는 내외력을 실제로 측정하는 것을 특징으로 하는,
실시간 해양 구조물에 대한 기체역학적 환경 내외력, 선체 응력, 6자유도 운동 및 위치를 예측 모니터링 및 예측 제어함을 통한 연료절감 및 안전운용 방법.The method of claim 1,
The second step comprises:
The IMU is used to actually measure the internal and external forces of a gas stream on an offshore structure.
Fuel saving and safe operation through predictive monitoring and predictive control of aerodynamic forces, hull stress, six degree of freedom motion and position of real-time offshore structures.
상기 제 3단계에서의 상기 해양 구조물의 반응에 대한 데이터는,
상기 해양 구조물이 선박인 경우 상기 선박의 진행방향, 전후좌우 기울기, 흘수 또는 트림 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것 특징으로 하는,
실시간 해양 구조물에 대한 기체역학적 환경 내외력, 선체 응력, 6자유도 운동 및 위치를 예측 모니터링 및 예측 제어함을 통한 연료절감 및 안전운용 방법.The method of claim 1,
The data on the reaction of the marine structure in the third step,
When the marine structure is a ship, characterized in that it comprises at least one or more of the direction, the front and rear, left and right tilt, draft or trim of the ship,
Fuel saving and safe operation through predictive monitoring and predictive control of aerodynamic forces, hull stress, six degree of freedom motion and position of real-time offshore structures.
제 3단계에서의,
상기 해양 구조물의 반응에 대한 데이터는,
상기 해양 구조물이 일시적 고정 구조물인 경우 상기 구조물의 이동방향, 전후좌우 기울기, 흘수 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것 특징으로 하는,
실시간 해양 구조물에 대한 기체역학적 환경 내외력, 선체 응력, 6자유도 운동 및 위치를 예측 모니터링 및 예측 제어함을 통한 연료절감 및 안전운용 방법.The method of claim 1,
In the third stage,
Data on the response of the marine structure,
When the offshore structure is a temporary fixed structure, characterized in that it comprises at least one or more of the direction of movement, inclination, left and right, draft of the structure,
Fuel saving and safe operation through predictive monitoring and predictive control of aerodynamic forces, hull stress, six degree of freedom motion and position of real-time offshore structures.
제 2단계는,
기체의 흐름에 의한 해양 구조물의 고유주파수, 조화주파수 및 기체특성을 포함하는 데이터를 측정하는 것을 특징으로 하는,
실시간 해양 구조물에 대한 기체역학적 환경 내외력, 선체 응력, 6자유도 운동 및 위치를 예측 모니터링 및 예측 제어함을 통한 연료절감 및 안전운용 방법.The method of claim 1,
The second step is
Characterized in that the data including the natural frequency, harmonic frequency and gas characteristics of the offshore structure by the flow of gas,
Fuel saving and safe operation through predictive monitoring and predictive control of aerodynamic forces, hull stress, six degree of freedom motion and position of real-time offshore structures.
제 1단계는,
상기 룩업테이블이 저장되는 데이터베이스는, 상기 해양 구조물에 구비된 항해기록장치(VDR)인 것을 특징으로 하는,
실시간 해양 구조물에 대한 기체역학적 환경 내외력, 선체 응력, 6자유도 운동 및 위치를 예측 모니터링 및 예측 제어함을 통한 연료절감 및 안전운용 방법.The method of claim 1,
The first step is
The database in which the lookup table is stored is characterized in that the navigation recorder (VDR) provided in the marine structure,
Fuel saving and safe operation through predictive monitoring and predictive control of aerodynamic forces, hull stress, six degree of freedom motion and position of real-time offshore structures.
상기 해양 구조물이 일시적 고정 구조물인 경우,
상기 룩업테이블은 1년 단위의 시(時)계열적 데이터로 기록되며,
전년도까지의 축적된 1년 단위의 시(時)계열적 데이터와의 비교를 통해 상기 룩업테이블을 수정하는 것을 특징으로 하는,
실시간 해양 구조물에 대한 기체역학적 환경 내외력, 선체 응력, 6자유도 운동 및 위치를 예측 모니터링 및 예측 제어함을 통한 연료절감 및 안전운용 방법.The method of claim 1,
If the marine structure is a temporary fixed structure,
The lookup table is recorded as time series data of one year unit,
Characterized in that the lookup table is modified by comparison with time-series data accumulated for one year until the previous year.
Fuel saving and safe operation through predictive monitoring and predictive control of aerodynamic forces, hull stress, six degree of freedom motion and position of real-time offshore structures.
상기 제 4단계는
러더(rudder), 트러스터(thruster), 프로펠러, 돛, 연 또는 풍선 중 적어도 어느 하나를 이용하여 해양 구조물의 자세 또는 항해 경로를 실시간으로 제어하는 것을 특징으로 하는,
실시간 해양 구조물에 대한 기체역학적 환경 내외력, 선체 응력, 6자유도 운동 및 위치를 예측 모니터링 및 예측 제어함을 통한 연료절감 및 안전운용 방법.The method of claim 1,
The fourth step
Characterized in that by controlling at least one of the rudder, thruster, propeller, sail, kite or balloon in real time to control the attitude or navigation path of the marine structure,
Fuel saving and safe operation through predictive monitoring and predictive control of aerodynamic forces, hull stress, six degree of freedom motion and position of real-time offshore structures.
상기 제 4단계는,
상기 해양 구조물이 선박인 경우,
상기 예측된 해양 구조물의 반응에 대한 데이터에 따라, 추진력과 상기 내외력과의 합력이 목표하는 진행방향이 될 수 있도록 러더의 방향 및 트러스터와 프로펠러의 RPM을 제어하는 것을 특징으로 하는,
실시간 해양 구조물에 대한 기체역학적 환경 내외력, 선체 응력, 6자유도 운동 및 위치를 예측 모니터링 및 예측 제어함을 통한 연료절감 및 안전운용 방법.The method of claim 1,
The fourth step,
If the marine structure is a ship,
According to the data on the predicted response of the marine structure, it characterized in that for controlling the direction of the rudder and the RPM of the thruster and propeller so that the force of the propulsion force and the internal and external forces can be the desired direction of progress,
Fuel saving and safe operation through predictive monitoring and predictive control of aerodynamic forces, hull stress, six degree of freedom motion and position of real-time offshore structures.
상기 해양 구조물이 일시적 고정 구조물인 경우,
상기 예측된 해양 구조물의 반응에 대한 데이터에 따라, 상기 내외력과의 합력이 최소가 되어 현 위치를 유지하도록 트러스터를 제어하는 것을 특징으로 하는,
실시간 해양 구조물에 대한 기체역학적 환경 내외력, 선체 응력, 6자유도 운동 및 위치를 예측 모니터링 및 예측 제어함을 통한 연료절감 및 안전운용 방법.The method of claim 1,
If the marine structure is a temporary fixed structure,
According to the data on the response of the predicted marine structure, the thrust with the internal and external forces is minimized, characterized in that for controlling the thruster to maintain the current position,
Fuel saving and safe operation through predictive monitoring and predictive control of aerodynamic forces, hull stress, six degree of freedom motion and position of real-time offshore structures.
상기 해양 구조물는, 헬리덱(helideck)을 구비하되,
상기 제 4단계는,
상기 헬리덱의 평형을 유지 또는 헬기 이착륙시 충격을 완화할 수 있도록 DP(Dynamic Positioning) 및 DM(Dynamic Motion)을 통해 상기 해양 구조물의 자세를 제어하거나, 6자유도의 각도를 조절하여 상기 해양 구조물의 무게 중심을 변화 시키고, 상기 헬리덱의 평형 상태 정보를 상기 데이터베이스에 저장하고,
해양 구조물의 작업 목적 기능(헬기 이착륙, Separator, 액화공정 등)에 맞춰 평형을 유지할 수 있도록 트림(trim)을 포함하는 6자유도의 각도를 조절하여 상기 해양 구조물의 무게 중심을 변화시키고 평형 상태를 유지 시키는 것을 특징으로 하는 실시간 해양 구조물에 대한 기체역학적 환경 내외력, 선체 응력, 6자유도 운동 및 위치를 예측 모니터링 및 예측 제어함을 통한 연료절감 및 안전운용 방법.The method of claim 1,
The marine structure is provided with a helideck (helideck),
The fourth step,
The posture of the marine structure is controlled through DP (Dynamic Positioning) and DM (Dynamic Motion), or by adjusting the angle of 6 degrees of freedom so as to maintain the equilibrium of the heli-deck or to mitigate the impact during takeoff and landing of the helicopter. Vary the center of gravity, store the equilibrium information of the helidec in the database,
Change the center of gravity of the offshore structure and maintain equilibrium by adjusting the angle of six degrees of freedom, including trim, to maintain equilibrium in accordance with the operational objectives of the offshore structure (helical takeoff, landing, liquefaction, etc.). A fuel saving and safe operation method through predictive monitoring and predictive control of aerodynamic forces, hull stress, six degree of freedom motion, and position of aerodynamic environment for real-time offshore structures.
상기 데이터베이스는 통신부를 통하여 외부의 구조정보서버로 상기 헬리덱의 평형 상태 정보를 송신하며,
상기 구조정보서버는 복수의 해양 구조물 중에서 헬기가 이착륙할 수 있는 헬리덱의 평형 상태 정보를 보유한 해양 구조물의 위치 정보를 헬기로 제공하는 것을 특징으로 하는,
실시간 해양 구조물에 대한 기체역학적 환경 내외력, 선체 응력, 6자유도 운동 및 위치를 예측 모니터링 및 예측 제어함을 통한 연료절감 및 안전운용 방법.16. The method of claim 15,
The database transmits the equilibrium state information of the helidec to an external rescue information server through a communication unit,
The rescue information server, characterized in that to provide the helicopter with the position information of the marine structure having the equilibrium state information of the helidec to which the helicopter can take off and land of the plurality of marine structures,
Fuel saving and safe operation through predictive monitoring and predictive control of aerodynamic forces, hull stress, six degree of freedom motion and position of real-time offshore structures.
상기 제 2단계는,
계측기기에 의해 상기 해양 구조물로부터 원거리의 풍향, 풍속, 기온, 습도, 기압, 태양복사선, 무기이온, 이산화탄소, 분진, 방사능 또는 오존 중 적어도 하나 이상을 계측하고 상기 데이터베이스에 저장하는 제 2-1단계를 더 포함하되
상기 계측기기는 풍속계, 풍향계, 습도계, 온도계, 기압계, 일사계, 대기gassol 자동채취기, CO2flux측정장비, 대기분진채집기, air sampler 또는 오존분석기 중 적어도 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는,
실시간 해양 구조물에 대한 기체역학적 환경 내외력, 선체 응력, 6자유도 운동 및 위치를 예측 모니터링 및 예측 제어함을 통한 연료절감 및 안전운용 방법.The method of claim 1,
The second step comprises:
Step 2-1 of measuring at least one or more of wind direction, wind speed, temperature, humidity, air pressure, solar radiation, inorganic ion, carbon dioxide, dust, radioactivity or ozone from the marine structure by a measuring device and storing it in the database Include more
The measuring device is at least any one or more of anemometer, wind vane, hygrometer, thermometer, barometer, insolometer, atmospheric gassol automatic collector, CO2flux measurement equipment, atmospheric dust collector, air sampler or ozone analyzer,
Fuel saving and safe operation through predictive monitoring and predictive control of aerodynamic forces, hull stress, six degree of freedom motion and position of real-time offshore structures.
상기 해양 구조물는 발라스트 탱크를 구비하며,
상기 발라스트 탱크 내부의 슬로싱 현상을 감소시키기 위하여, 상기 발라스트 탱크의 양 측면 각각에 구비되는 슬로싱억제부를 포함하는 것을 특징으로 하는,
실시간 해양 구조물에 대한 기체역학적 환경 내외력, 선체 응력, 6자유도 운동 및 위치를 예측 모니터링 및 예측 제어함을 통한 연료절감 및 안전운용 방법.The method of claim 1,
The marine structure has a ballast tank,
In order to reduce the sloshing phenomenon in the ballast tank, characterized in that it comprises a sloshing inhibitor provided on each side of the ballast tank,
Fuel saving and safe operation through predictive monitoring and predictive control of aerodynamic forces, hull stress, six degree of freedom motion and position of real-time offshore structures.
상기 슬로싱억제부는 상기 발라스트 탱크의 일 수평 단면에 있어서 상기 단면의 개방 면적을 좁힘으로써 슬로싱 현상을 억제하는 것을 특징으로 하는
실시간 해양 구조물에 대한 기체역학적 환경 내외력, 선체 응력, 6자유도 운동 및 위치를 예측 모니터링 및 예측 제어함을 통한 연료절감 및 안전운용 방법.The method of claim 18, wherein
The sloshing suppressing unit suppresses the sloshing phenomenon by narrowing the open area of the cross section in one horizontal cross section of the ballast tank.
Fuel saving and safe operation through predictive monitoring and predictive control of aerodynamic forces, hull stress, six degree of freedom motion and position of real-time offshore structures.
상기 해양 구조물는 발라스트 탱크를 구비하며,
상기 제4단계는,
상기 기울기가 발생한 경우, 기울어진 방향의 반대쪽으로 상기 발라스트 탱크에 적재된 발라스트 수(水)를 이동시켜 상기 해양 구조물의 자세를 제어하는 것을 특징으로 하는
실시간 해양 구조물에 대한 기체역학적 환경 내외력, 선체 응력, 6자유도 운동 및 위치를 예측 모니터링 및 예측 제어함을 통한 연료절감 및 안전운용 방법.The method of claim 1,
The marine structure has a ballast tank,
In the fourth step,
When the inclination occurs, the attitude of the offshore structure is controlled by moving the ballast water loaded in the ballast tank in the opposite direction to the inclined direction.
Fuel saving and safe operation through predictive monitoring and predictive control of aerodynamic forces, hull stress, six degree of freedom motion and position of real-time offshore structures.
상기 발라스트 탱크는,
상기 발라스트 탱크 내부에 구획을 나누는 격벽을 구비하며,
상기 격벽에는 타 구획으로 상기 발라스트 수(水)를 이동시키기 위한 개폐부를 설치하고, 상기 개폐부의 내부에는 상기 발라스트 수의 이동 속도 및 이동 방향을 제어하는 펌프가 설치된 것을 특징으로 하는,
실시간 해양 구조물에 대한 기체역학적 환경 내외력, 선체 응력, 6자유도 운동 및 위치를 예측 모니터링 및 예측 제어함을 통한 연료절감 및 안전운용 방법.The method of claim 20,
In the ballast tank,
A partition wall dividing a compartment inside the ballast tank,
The partition wall is provided with an opening and closing portion for moving the ballast water to the other compartment, characterized in that a pump for controlling the moving speed and the moving direction of the ballast water is installed in the opening and closing portion,
Fuel saving and safe operation through predictive monitoring and predictive control of aerodynamic forces, hull stress, six degree of freedom motion and position of real-time offshore structures.
상기 2단계에서의 내외력의 측정 데이터를 외부 기상정보서버에 전송하고, 상기 기상정보서버는 인공위성으로부터 수신된 기상정보를 상기 내외력의 측정 데이터와 비교하여 오차를 수정한 기상정보수정데이터를 저장하는 것을 특징으로 하는
실시간 해양 구조물에 대한 기체역학적 환경 내외력, 선체 응력, 6자유도 운동 및 위치를 예측 모니터링 및 예측 제어함을 통한 연료절감 및 안전운용 방법.The method of claim 1,
The measurement data of the internal and external force in step 2 is transmitted to an external weather information server, and the weather information server stores the weather information correction data in which the error is corrected by comparing the weather information received from the satellite with the measurement data of the internal and external force. Characterized by
Fuel saving and safe operation through predictive monitoring and predictive control of aerodynamic forces, hull stress, six degree of freedom motion and position of real-time offshore structures.
상기 기상정보서버에 접속된 외부 사용자단말기의 요청에 따라, 상기 기상정보수정데이터를 상기 외부 사용자단말기에 제공하는 것을 특징으로 하는
실시간 해양 구조물에 대한 기체역학적 환경 내외력, 선체 응력, 6자유도 운동 및 위치를 예측 모니터링 및 예측 제어함을 통한 연료절감 및 안전운용 방법.23. The method of claim 22,
At the request of an external user terminal connected to the weather information server, providing the weather information correction data to the external user terminal.
Fuel saving and safe operation through predictive monitoring and predictive control of aerodynamic forces, hull stress, six degree of freedom motion and position of real-time offshore structures.
해양 구조물의 실제 항해에 있어서 비행시간법(Time-of-Flight Method)을 이용하여 상기 내외력을 측정하여 상기 데이터베이스에 저장하는 제 2단계;
제 2단계의 내외력의 측정 데이터를 제 1단계의 룩업테이블에 축적된 내외력에 대한 데이터와 비교하여, 해양 구조물의 반응에 대한 데이터를 예측하는 제3단계;
실제 해양 구조물의 반응을 측정하는 제3-1단계;
상기 제3-1단계에서 측정된 해양 구조물의 반응에 대한 데이터와 제3단계에서 예측된 해양 구조물의 반응에 대한 데이터를 비교하여, 그 차이가 발생된 경우 제3-1단계의 해양 구조물의 반응에 대한 데이터로 제1단계에서 생성된 룩업테이블에 있어서의 해양 구조물의 반응에 대한 데이터를 수정하는 제3-2단계;
상기 룩업테이블에 축적된 데이터를 가상의 시뮬레이션을 통하여 해양 구조물에 대한 유지보수 데이터를 획득하는 제 4단계; 및
상기 가상의 시뮬레이션의 실계측 데이터를 반영하여, 상기 가상 시뮬레이션의 결과인 반응결과수치를 실시간 해양 구조물의 반응 실계측 수치와 비교하고, 상기 해양 구조물의 반응에 대한 데이터를 수정하거나 상기 수정된 데이터를 반영하여 수치모델을 수정 및 보완하는 제 5단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
실시간 해양 구조물에 대한 기체역학적 환경 내외력, 선체 응력, 6자유도 운동 및 운용 위치의 예측 모니터링을 통한 유지보수정보 제공 방법.Through a linear test in a water tank or a wind tunnel, data about internal and external forces of the flow of gas outside the marine structure to the marine structure and data about the reaction of the marine structure according to the internal and external forces are accumulated to generate a lookup table and generate the lookup table. A first step of storing in a database;
A second step of measuring the internal and external forces by using a time-of-flight method in actual navigation of a marine structure and storing the internal and external forces in the database;
A third step of predicting data on the response of the marine structure by comparing the measured data of the internal and external forces of the second step with the data of the internal and external forces accumulated in the lookup table of the first step;
Step 3-1 measuring the response of the actual marine structure;
Comparing the data on the response of the offshore structure measured in step 3-1 with the data on the response of the offshore structure predicted in step 3, if the difference occurs, the response of the offshore structure in step 3-1 A third step of modifying data on a reaction of the marine structure in the lookup table generated in the first step with data for the first step;
A fourth step of acquiring maintenance data for an offshore structure through virtual simulation of the data accumulated in the lookup table; And
Reflecting the actual measurement data of the virtual simulation, comparing the response result value of the virtual simulation with the real measurement value of the real-time offshore structure, modifying the data on the response of the offshore structure or modifying the modified data And a fifth step of correcting and supplementing the numerical model by reflecting it.
How to provide maintenance information through predictive monitoring of aerodynamic and external forces, hull stress, six degree of freedom motion and operating position for offshore structures.
상기 제 4단계 이후에, FSI프로그램(Fluid Structure Interaction)에 의해 상기 해양 구조물 제어정보를 시뮬레이터로 생성하고, 상황인식 미들웨어에 의해 상기 시뮬레이터를 상기 제3-1단계에서 획득한 상기 해양 구조물의 실제 반응에 대한 데이터와 실시간으로 연동시켜, 상기 해양 구조물을 자동으로 제어하는 알고리즘을 생성하는 단계;를 더 포함하고,
상기 해양 구조물의 반응에 대한 데이터는,
스트레인, 변형, 균열, 진동, 주파수, 부식, 침식 중 적어도 어느 하나를 포함하며,
상기 제 4단계는, 유한요소해석법(FEM) 및 전산유체역학(CFD)를 이용한 3차원 수치해석(numerical analysis)프로그램이, 상기 해양 구조물의 거동 및 구조적 변화에 따라 발생할 수 있는 가스 누출, 가스 확산, 화재 또는 폭파 등의 가상상황 및 상기 가상상황에 따른 대응방안에 대한 데이터가 저장된 상황해석모듈과 연동되어 유지보수정보를 생성하는 것을 특징으로 하는,
실시간 해양 구조물에 대한 기체역학적 환경 내외력, 선체 응력, 6자유도 운동 및 운용 위치의 예측 모니터링을 통한 유지보수정보 제공 방법.25. The method of claim 24,
After the fourth step, the marine structure control information is generated as a simulator by FSI program (Fluid Structure Interaction), and the actual reaction of the marine structure obtained by the situation recognition middleware in the step 3-1 Generating an algorithm for automatically controlling the marine structure by interworking with data about the real time;
Data on the response of the marine structure,
At least one of strain, deformation, cracking, vibration, frequency, corrosion, and erosion,
In the fourth step, a three-dimensional numerical analysis program using finite element analysis (FEM) and computational fluid dynamics (CFD), the gas leakage, gas diffusion that can occur according to the behavior and structural changes of the offshore structure Characterized in that for generating maintenance information in conjunction with a situation analysis module in which data on the virtual situation such as fire or explosion and the countermeasure according to the virtual situation is stored.
How to provide maintenance information through predictive monitoring of aerodynamic and external forces, hull stress, six degree of freedom motion and operating position for offshore structures.
상기 제 4단계의 유지보수 데이터는,
상기 해양 구조물에 구비된 개별 구조물의 미리 설정된 중요도에 따라 구별되어 획득되는 것을 특징으로 하는,
실시간 해양 구조물에 대한 기체역학적 환경 내외력, 선체 응력, 6자유도 운동 및 운용 위치의 예측 모니터링을 통한 유지보수정보 제공 방법.25. The method of claim 24,
The maintenance data of the fourth step,
Characterized in that it is distinguished and obtained according to a predetermined importance of the individual structure provided in the marine structure,
How to provide maintenance information through predictive monitoring of aerodynamic and external forces, hull stress, six degree of freedom motion and operating position for offshore structures.
상기 유지보수 데이터는,
유지보수가 필요한 위치정보, 유지보수 비용 정보, 유지보수 소요시간 정보 또는 구조물별 잔여수명 정보 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는,
실시간 해양 구조물에 대한 기체역학적 환경 내외력, 선체 응력, 6자유도 운동 및 운용 위치의 예측 모니터링을 통한 유지보수정보 제공 방법.25. The method of claim 24,
The maintenance data,
Characterized in that it comprises at least any one of location information, maintenance cost information, maintenance time information or maintenance life information for each structure, which requires maintenance,
How to provide maintenance information through predictive monitoring of aerodynamic and external forces, hull stress, six degree of freedom motion and operating position for offshore structures.
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