KR20140105680A - 실시간 하중 모니터링이 가능한 선박 권양 및 이송 시스템 - Google Patents

실시간 하중 모니터링이 가능한 선박 권양 및 이송 시스템 Download PDF

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KR20140105680A KR1020130019501A KR20130019501A KR20140105680A KR 20140105680 A KR20140105680 A KR 20140105680A KR 1020130019501 A KR1020130019501 A KR 1020130019501A KR 20130019501 A KR20130019501 A KR 20130019501A KR 20140105680 A KR20140105680 A KR 20140105680A
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Abstract

본 발명은 트레슬상에 선박이 놓이도록 하여 해상과 육지간에 이송시키기 위한 실시간 하중 모니터링이 가능한 선박 권양 및 이송 시스템을 제공한다. 본 발명에 의한 실시간 하중 모니터링이 가능한 선박 권양 및 이송 시스템(10)은 트레슬(12)에 설치되는 센서 유니트(20)와 원격지의 관리서버(70)가 통신망으로 접속되어 트레슬(12)에 작용되는 하중분포를 실시간으로 모니터링하여 선박을 권양 및 이송하도록 함으로써, 선박의 권양 및 이송시 실질적으로 발생되는 하중 분포를 기준으로 한 도킹 플랜으로 선박의 파손 및 전복 등과 같은 안전사고의 위험을 최소화시키도록 한다. 또한, 실시간으로 모니터링되는 하중 분포에 대한 정보를 바탕으로 선박의 권양 및 이송시 변화되는 환경조건에 적합한 여러 가지의 작업 조건을 즉각적으로 진행할 수 있어 작업 소요시간을 단축시키고 작업자의 편리성을 향상시킨다.

Description

실시간 하중 모니터링이 가능한 선박 권양 및 이송 시스템{SHIP LIFTING AND TRANSFER SYSTEM FOR MONITORING REAL TIME LOAD}
본 발명은 실시간 하중 모니터링이 가능한 선박 권양 및 이송 시스템에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 선박을 해상에서 육지로 이동시키거나 육지에서 해상으로 이동시킬 때 선박을 이동시키는 과정에서 하중분포가 불균형되어 발생되는 선박 또는 선박 권양 및 이송 구성의 파손과 안전사고의 발생을 미연에 방지하도록 하는 실시간 하중 모니터링이 가능한 선박 권양 및 이송 시스템에 관한 것이다.
선박 권양 및 이송 시스템은 조선소 및 해군기지에서 선박(신조선, 수리조선, 함정, 잠수함 및 해양구조물)을 해상에서 육지로 들어올리고 내리는 쉽 리프트(Shiplift)와 쉽 리프트 플랫폼(Shiplift Platform)에서 육상으로(또는 그 반대로) 이송하는 설비이다. 쉽 리프트에는 선박을 받치고 있는 플랫폼(Platform)이 있고, 이송시스템에는 트레슬(Trestle)이 선박을 받치고 있다.
선박을 들어올리고 내리거나 이송을 위하여 플랫폼(Platform)이나 트레슬(Trestle) 위에 고정해야 하며, 이를 위하여 반드시 하중의 분포를 알아야 도킹 플랜(docking Plan)을 설계할 수 있는데, 호이스트의 권양력은 수면에 가까울수록 실 하중 분포에 따라 정확하게 반응하나 수면 아래에서는 부력과 조력 등으로 흔들림이 발생하여 실 하중에 대응하지 못해 과도한 편하중이 발생한다. 이때 실 하중분포에 적시 대응하지 못하거나 허용 하중을 초과할 경우, 안전사고 발생은 물론 선박이나 트레슬에 치명적 손상을 초래할 수도 있다.
따라서, 보다 정확하고 실질적인 하중분포를 감지하고 제어함으로써, 외력에 의한 선박과 트레슬의 손상을 최소화하고 작업 시간의 효율성 증대 및 안전성을 제고시킬 수 있는 선박 권양 및 이송 시스템이 필요하다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 종래의 필요성을 충족시키기 위해 제안된 것으로, 선박의 이송시 보다 정확하고 실질적인 하중분포를 감지하고 제어함으로써, 외력에 의한 선박과 트레슬의 손상을 최소화하고 작업 시간의 효율성 증대 및 안전성을 확보할 수 있도록 하는 새로운 형태의 실시간 하중 모니터링이 가능한 선박 권양 및 이송 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히, 본 발명은 광섬유 센서 시스템을 트레스에 부착하고, 이를 센서 네트워크를 통해 통합 감시할 수 있도록 하는 새로운 형태의 실시간 하중 모니터링이 가능한 선박 권양 및 이송 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 트레슬(12; Trestle)상에 선박이 놓이도록 하여 해상과 육지간에 이송시키기 위한 선박 권양 및 이송 시스템에 있어서, 상기 트레슬(12)에 설치되는 센서 유니트(20)로부터 원격지의 관리서버(70)를 통신망으로 접속시켜 트레슬(12)에 작용되는 하중분포를 통합적으로 모니터링 및 분석하여 선박을 권양 및 이송하도록 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 실시간 하중 모니터링이 가능한 선박 권양 및 이송 시스템은 상기 센서 유니트(20)의 측정값 신호에 따른 데이터를 수집하여 전송하기 위한 센서 노드(40) 및; 인터넷 망(14)과 접속되고, 상기 센서 노드(40)로부터 수집된 데이터를 데이터베이스에 저장하며 전송하기 위한 싱크 및 게이트웨이 노드(60)를 더 포함하여; 상기 센서 유니트(20)는 상기 트레슬(12)의 정해진 위치에 설치되고, 해당 위치에 작용되는 하중을 측정하여 그에 따른 측정값 신호를 발생하며, 상기 관리서버(70)는 상기 인터넷 망(14)을 통해 상기 싱크 및 게이트웨이 노드(60)로부터 상기 트레슬(12)에 작용되는 하중에 대한 데이터를 전달받아 분석 및 모니터링할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 실시간 하중 모니터링이 가능한 선박 권양 및 이송 시스템에서 상기 센서 유니트(20)는 파장분할을 한 다수의 광섬유 격자센서를 그룹핑하는 FBG(Fiber Bragg Grating) 모듈(24)의 접속으로 이루어지고, 상기 FBG 모듈(24)은 광섬유(22)의 양단에 설치되는 광커넥터(26)를 통해 연결되어 단일 광섬유에 연속적인 파장분할다중화(WDM; Wavelength Division Multiplexing) 방식으로 FBG 파장이 연속적으로 증가되도록 할 수 있다.
본 발명에 의한 실시간 하중 모니터링이 가능한 선박 권양 및 이송 시스템에 따르면, 트레슬(12)에 설치되는 센서 유니트(20)와 원격지의 관리서버(70)가 통신망으로 접속되어 트레슬(12)에 작용되는 하중분포를 실시간으로 모니터링하여 선박을 권양 및 이송하도록 함으로써, 선박의 권양 및 이송시 실질적으로 발생되는 하중 분포를 기준으로 한 도킹 플랜으로 선박의 파손 및 전복 등과 같은 안전사고의 위험을 최소화시킬 수 있다. 또한, 실시간으로 모니터링되는 하중 분포에 대한 정보를 바탕으로 선박의 권양 및 이송시 변화되는 환경조건에 적합한 여러 가지의 작업 조건을 즉각적으로 진행할 수 있어 작업 소요시간을 단축시키고 작업자의 편리성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실시간 하중 모니터링이 가능한 선박 권양 및 이송 시스템을 설명하기 위한 도면;
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실시간 하중 모니터링이 가능한 선박 권양 및 이송 시스템에서 센서 유니트를 설명하기 위한 도면;
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실시간 하중 모니터링이 가능한 선박 권양 및 이송 시스템에서 센서 노드를 설명하기 위한 도면;
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실시간 하중 모니터링이 가능한 선박 권양 및 이송 시스템에서 싱크 및 게이트웨이 노드를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 4에 의거하여 상세히 설명한다. 한편, 각 도면에서 종래기술로부터 용이하게 확인할 수 있는 선박 권양 및 이송 시스템 기술 등 통상 본 발명에 적용되는 분야의 종사자들 및 그들이 관련분야의 종사자들을 통해 통상적으로 알 수 있는 부분들의 도시 및 상세한 설명은 생략하고, 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 도시 및 설명하였다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실시간 하중 모니터링이 가능한 선박 권양 및 이송 시스템을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실시간 하중 모니터링이 가능한 선박 권양 및 이송 시스템에서 센서 유니트를 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실시간 하중 모니터링이 가능한 선박 권양 및 이송 시스템에서 센서 노드를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실시간 하중 모니터링이 가능한 선박 권양 및 이송 시스템에서 싱크 및 게이트웨이 노드를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 실시간 하중 모니터링이 가능한 선박 권양 및 이송 시스템(10)은 트레슬(12)에 설치되는 센서 유니트(20)로부터 원격지의 관리서버(70)를 통신망으로 접속시켜 트레슬(12)에 작용되는 하중분포를 통합적으로 모니터링 및 분석하여 선박을 권양 및 이송하도록 한다. 쉽 리프트 또는 이송장치에 사용되는 일반적인 트레슬(12)은 선박의 하부에 장착되어 선박의 하중을 지지해 주는 역할을 수행하고, 선박의 크기에 따라 그 크기도 크게 하거나 작게 구성되며, 하중이 발생하는 부위도 상황에 따라 매우 다르게 된다.
본 발명에 따른 실시간 하중 모니터링이 가능한 선박 권양 및 이송 시스템(10)은 트레슬(12)의 중요 부위별로 센서 유니트(20)를 부착하여 트레슬(12)의 변형량에 따라 측정된 하중 변환값을 실시간 모니터링하고, 그 결과를 관리 서버(70)를 통해 선박 권양 및 이송 시스템(10)의 제어와 연동시킴으로써 현재까지 단순히 받침목 역할만 하던 트레슬(12)에서 스스로 하중을 감지하는 지능형 받침목 역할을 하게 되는 것이다.
좀 더 구체적으로 보면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실시간 하중 모니터링이 가능한 선박 권양 및 이송 시스템(10)은 센서 유니트(20), FBG 파장 검색기(30), 센서노드(40), 중계노드(50), 싱크 및 게이트웨이 노드(60), 관리서버(70)를 구비하여 이루어진다.
이때, 센서 노드(40)는 센서 유니트(20)의 측정값 신호에 따른 데이터를 수집하여 전송하는데, 센서 유니트(20)로부터 센서노드(40)까지는 유선으로 연결되어 데이터 전송이 이루어지도록 한다. 그리고, 싱크 및 게이트웨이 노드(60)는 인터넷 망(14)과 접속되고, 센서 노드(40)로부터 수집된 데이터를 데이터베이스에 저장하며 전송하는데, 센서 노드(40)f로부터 싱크 및 게이트웨이 노드(60)까지는 무선연결을 통해 데이터 전송이 이루어지고, 싱크 및 게이트웨이 노드(60)로부터 관리서버(70)까지는 인터넷 망(14)을 통해 데이터 전송이 이루어진다.
이와 같은 구성을 통해 센서 유니트(20)는 트레슬(12)의 정해진 위치에 설치되고, 해당 위치에 작용되는 하중을 측정하여 그에 따른 측정값 신호를 발생하며, 관리서버(70)는 인터넷 망(14)을 통해 싱크 및 게이트웨이 노드(60)로부터 트레슬(12)에 작용되는 하중에 대한 데이터를 전달받아 분석 및 모니터링하게 된다.
본 실시예에서 센서 유니트(20)는, 도 2에서 보는 바와 같이, 파장분할을 한 다수의 광섬유 격자센서를 그룹핑하는 FBG(Fiber Bragg Grating) 모듈(24)의 접속으로 이루어지고, FBG 모듈(24)은 광섬유(22)의 양단에 설치되는 광커넥터(26)를 통해 연결되어 단일 광섬유에 연속적인 파장분할다중화(WDM; Wavelength Division Multiplexing) 방식으로 FBG 파장이 연속적으로 증가되도록 한다.
이와 같은 센서 유니트(20)는 1개의 트레슬 유니트에 4개의 FBG가 어레이된 광섬유센서 모듈로 설치되는 것이 바람직하다. 트레슬 유니트가 여러 개로 조립되면서 센서 모듈도 광 컨넥터(26)를 통하여 연결되어 단일 광섬유에 연속적으로 WDM 방식으로 52개의 FBG 파장이 연속적으로 증가하도록 다중화된다. 트레슬 유니트가 조립된 전체 트레슬(12)에 들어갈 FBG 개수는 광원을 대역폭을 고려하여 모두 WDM 채널 스페이싱이 된 52개(4개/ 트레슬 유니트 x 트레슬 유니트 13개)의 FBG가 설치된다. 이때, 각 브래그 격자 사이의 거리는 트레슬 유니트의 부재길이에 따라 정하게 된다.
한편, FBG 광섬유 센서는 전자식 센서에 비해 정확도 및 신호 안정성이 뛰어나고, 다중분할(multiplexing)에 의한 많은 센서의 준 분산(Semi-distributed) 센서 네트워크가 가능하며, 수중에서도 부식되지 않고 운영이 가능하고, 다중분할에 의해 하나의 광원으로 복수 지점에서의 측정값을 모니터링하기에 용이하다. 본 실시예에서는 FBG 광섬유 센서들을 선박용 트레슬(12)에 가장 적합한 형태로 패키징하여 장착한 상태에서 다양한 모니터링 요소들을 추출하여 네트워크 및 통합 모니터링 플랫폼과 연계함으로써 최적의 지능형 트레슬이 되도록 한다.
센서 유니트(20)를 통해 측정되는 트레슬(12)의 측정값은 FBG 파장 검색기(30; FBG Wavelength Interrogation)를 통해 계산된다. 트레슬(12)의 하중 모니터링은 광섬유 센서의 정밀성 및 신뢰성을 기반으로 한다. FBG 파장 검색기(30)로부터 다중화된 FBG 광섬유 센서의 파장 변화를 수신하여 각 트레슬(12)에 전달되는 하중을 실시간으로 모니터링하기 위한 다량의 데이터를 고속으로 안정되게 전송할 수 있는 무선 센서네트워크 기반의 시스템 하드웨어는 센서노드(40), 중계노드(50), 싱크 및 게이트웨이 노드(60)로 이루어진다.
이때, 센서노드(40)는 FBG 센서 기반의 센서 유니트(20)와 연계된 FBG 파장 검색기(30)를 제어하고, 데이터를 수집하여 상위 싱크/게이트웨이 노드(60)로 전송해주는 역할을 수행한다. 아울러 네트워크의 장애상황이 발생시에는 자체적으로 일정 기간의 데이터를 백업하는 역할을 수행하며, 네트워크가 정상화될 때 백업된 데이터를 무선전송하는 역할을 수행한다. 이와 같은 센서노드(40)는, 도 3에서 보는 바와 같이, FBG Wavelength Interrogation 통신인터페이스 장치가 내장된 임베디드 컴퓨터와 로컬 데이터베이스로 구성된 프로세서부(42)와, 무선송수신 제어를 담당하는 RF부(44)로 구성된다.
중계노드(50)는 조선소의 구조물에서 관제실까지 거리 등 환경제약으로 인한 무선통신 애로사항을 극복하기 위한 하드웨어로서 센서노드(40)간, 센서노드(40)와 싱크 및 게이트웨이 노드(60)간의 데이터 중계역할을 수행한다.
그리고, 싱크 및 게이트웨이 노드(60)는 각각의 센서노드(40)로부터 수집된 데이터를 DB에 저장하고 중계노드(50)를 제어관리하는 역할을 수행한다. 이 싱크 및 게이트웨이 노드(40)는, 도 4에서 보는 바와 같이, 임베디드 컴퓨터와 DB서버로 구성된 프로세서부(62)와 무선송수신 제어를 담당하는 RF부(64)로 구성된다.
인터넷 망(14)을 통해 싱크 및 게이트웨이 노드(60)와 접속되는 관리 서버(70)는 센서노드(40) 등으로부터 취득한 트레슬(12)의 하중-변위데이터에 대한 임계값을 상한, 하한, 최상한, 최하한 등으로 구분하여 단계적으로 효율적인 예방 의사결정 및 상황 대처를 지원할 수 있도록 한다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실시간 하중 모니터링이 가능한 선박 권양 및 이송 시스템을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
10 : (실시간 하중 모니터링이 가능한) 선박 권양 및 이송 시스템
12 : 트레슬 14 : 인터넷 (망)
20 : 센서 유니트 22 : 광섬유
24 : FBG 모듈 26 : 광커넥터
40 : 센서 노드 60 : 싱크 및 게이트웨이 노드
70 : 관리서버

Claims (3)

  1. 트레슬(12; Trestle)상에 선박이 놓이도록 하여 해상과 육지간에 이송시키기 위한 선박 권양 및 이송 시스템에 있어서,
    상기 트레슬(12)에 설치되는 센서 유니트(20)로부터 원격지의 관리서버(70)를 통신망으로 접속시켜 트레슬(12)에 작용되는 하중분포를 통합적으로 모니터링 및 분석하여 선박을 권양 및 이송하도록 하는 것을 특징으로 하는 실시간 하중 모니터링이 가능한 선박 권양 및 이송 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서 유니트(20)의 측정값 신호에 따른 데이터를 수집하여 전송하기 위한 센서 노드(40) 및;
    인터넷 망(14)과 접속되고, 상기 센서 노드(40)로부터 수집된 데이터를 데이터베이스에 저장하며 전송하기 위한 싱크 및 게이트웨이 노드(60)를 더 포함하여;
    상기 센서 유니트(20)는 상기 트레슬(12)의 정해진 위치에 설치되고, 해당 위치에 작용되는 하중을 측정하여 그에 따른 측정값 신호를 발생하며,
    상기 관리서버(70)는 상기 인터넷 망(14)을 통해 상기 싱크 및 게이트웨이 노드(60)로부터 상기 트레슬(12)에 작용되는 하중에 대한 데이터를 전달받아 분석 및 모니터링하는 것을 특징으로 하는 실시간 하중 모니터링이 가능한 선박 권양 및 이송 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 센서 유니트(20)는 파장분할을 한 다수의 광섬유 격자센서를 그룹핑하는 FBG(Fiber Bragg Grating) 모듈(24)의 접속으로 이루어지고,
    상기 FBG 모듈(24)은 광섬유(22)의 양단에 설치되는 광커넥터(26)를 통해 연결되어 단일 광섬유에 연속적인 파장분할다중화(WDM; Wavelength Division Multiplexing) 방식으로 FBG 파장이 연속적으로 증가되도록 하는 것을 특징으로 하는 실시간 하중 모니터링이 가능한 선박 권양 및 이송 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109443430A (zh) * 2018-10-31 2019-03-08 武汉理工大学 基于光纤光栅传感的液压管路实时在线监测与故障诊断系统
CN111547204A (zh) * 2020-05-21 2020-08-18 中船第九设计研究院工程有限公司 一种平台线运移系统的主动均载方法

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