KR20150125460A - 안벽크레인의 원격제어 시스템 - Google Patents

안벽크레인의 원격제어 시스템 Download PDF

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KR20150125460A
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추영열
강성호
김영부
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Abstract

본 발명은 무선네트워크를 이용하여 안벽크레인을 조정하는 시스템의 구성에 있어서, 컨테이너를 운반하는 안벽크레인 내부에 구비되어 컨테이너의 양적하 작업을 원격으로 제어하는 무선제어센터(100)(RCC:Remote Control Center)와; 컨테이너를 고정하고 이송하는 안벽크레인에 구비된 스프레더(Spreader)부와, 상기 안벽크레인의 일측에 각각 구비되는 무선 아이피(IP) 카메라부(200)와; 상기 무선 아이피 카메라부로부터 전송받은 영상데이터를 분배하여, 상기 무선제어센터(100)에 구비된 모니터로 디스플레이하는 아이디엠(IDM:Distributor Management) 모듈과; 엑츄에이터와 연동하여 상기 안벽크레인에 구비된 호이스트(Hoist), 트롤리(Trolley), 스프레더(Spreader), 트위스트(Twist), 플리퍼(Flipper)와 펌프(Pump)의 동작을 제어하는 피엘씨(400)(PLC:Programmable Logic System)와; 무선네트워크로 상기 피엘씨(400)와 연동하여, 상기 안벽크레인의 동작을 제어하는 알씨에스(500)(RCS:Remote Control System);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

안벽크레인의 원격제어 시스템 { Remote control system of quay crane }
본 발명은 안벽크레인의 원격제어 시스템(10)에 관한 것으로서, 컨테이너 터미널에서 운영중인 안벽크레인(Quay carane)의 원격조종 시스템에 관한 것으로 안벽크레인 내부에 고정된 운전실(Cabin)을 구비하고, 무선 네트워크를 통해 수신되는 영상정보를 이용하여 운전실에서 직접 작업자의 메뉴얼 조정없이, 지상 등지에서 원격으로 조종이 가능한 시스템에 관한 것이다.
안벽크레인은, 겐트리크레인(Gentry Crane). 컨테이너크레인(Container Crane), 안벽크레인(Quayside Crane) 등의 명칭을 가진 항만장비로써 컨테이너 전용부두의 안벽에 설치되어 선박에 적재된 컨테이너를 양하하거나, 야드에 적재된 컨테이너를 선박에 적하하는 작업을 하는 데 사용되는 크레인이다.
컨테이너 선박의 대형화는 터미널의 물동량을 크게 증가시켰으며, 이로 인해 항만의 생산성은 컨테이너 터미널을 평가하는 중요한 요소가 되었다. 이에, 안벽크레인의 작업효율은 이 생산성을 나타내는 주요한 지표가 되었다.
근래에 들어서, 터미널에서의 작업생산성 향상을 위해 자동화된 안벽크레인들과 야드크레인을 도입하고 있으며, 이를 통해서 항만의 생산성 향상을 꾀하고 있다.
한편, 현재 전 세계적으로 완전자동화되어 운영되는 안벽크레인의 사례는 없으며, 이는 정박중인 선박의 롤링(Rolling)으로 인한 원격운전의 어려움에 기인한다. 또한, 안벽크레인은 높은 위치에 운전실이 위치하고, 빠른 가감속도하에서 동작함으로 인해 운전자의 피로도가 높아져 작업효율의 감소와 더불어 사고발생의 위험성이 높다.
대한민국 등록특허 제10-1243882호는 무선센서 네트워크를 이용한 RTGC 원격제어 시스템에 대해 설명한다. RTGC(Rubber Tyred Gantry Crane)의 운영을 무인화하기 위한 무선네트워크를 이용하여 RTGC를 원격제어 시스템으로써 항만에서 운영중인 다수의 RTGC로 부터 영상정보 및 제어신호를 무선으로 전송하는 방법을 포함하고 있다.
또한, RTGC의 운영에 초점이 맞추어져 있고 항만전체에 무선 네트워크를 설치해야 시스템을 구축할 수 있다. 2.4Ghz 및 5Ghz의 ISM(Industrial Science Medical) 대역을 사용하는 무선 네트워크는 출력이 제한되어 있어 실외 100 내지 250m 정도의 거리 제한이 있음으로 철 구조가 많은 항만전역을 커버하는 무선 네트워크의 구축은 어려움이 따르며, 발명에서 제안하는 IEEE802.11n의 최대 600Mbps의 속도를 지원하나, 네트워크로 항만전역의 RTGC의 영상 데이터를 모두 처리하는 거에는 무리가 있다.
본 발명은 컨테이너 터미널에 구비된 안벽크레인의 원격조종을 지원하기 위한 것으로, 안벽크레인 내 고정된 운전실을 설치하고, 그 고정된 운전실에서 스프레더(Spreader)를 제어하여 컨테이너를 양적하하는 작업을 원격으로 제어 및 모니터링 할 수 있는 시스템을 무선네트워크를 이용하여 제공하고자 하는 것에 목적이 있다.
또한, 본 발명은 스프레더의 원격조종을 위한 영상정보를 안벽크레인의 고정된 운전실에 무선으로 전달하고, 이를 운전실에서 실시간 모니터링을 통해 제어하기 위한 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명은 스프레더에 장착된 무선 IP카메라로부터 영상데이터를 수신하는 무선 네트워크의 구조를 제안하고, 안벽크레인의 원격조종을 통해 작업의 효율을 높히는 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명에서 고정된 운전실에서 컨테이너의 양적하 작업을 진행함으로써 운전자의 피로도를 낮추고 크레인의 생산성을 높이는 시스템의 구성을 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 안벽크레인의 원격제어 시스템(10)은, 무선네트워크를 이용하여 안벽크레인을 조정하는 시스템의 구성에 있어서, 컨테이너를 운반하는 안벽크레인 내부에 구비되어 컨테이너의 양적하 작업을 원격으로 제어하는 무선제어센터(100)(RCC:Remote Control Center)와; 컨테이너를 고정하고 이송하는 안벽크레인에 구비된 스프레더(Spreader)부와, 상기 안벽크레인의 일측에 각각 구비되는 무선 아이피(IP) 카메라부(200)와; 상기 무선 아이피 카메라부로부터 전송받은 영상데이터를 분배하여, 상기 무선제어센터(100)에 구비된 모니터로 디스플레이하는 아이디엠(IDM:Distributor Management) 모듈과; 엑츄에이터와 연동하여 상기 안벽크레인에 구비된 호이스트(Hoist), 트롤리(Trolley), 스프레더(Spreader), 트위스트(Twist), 플리퍼(Flipper)와 펌프(Pump)의 동작을 제어하는 피엘씨(400)(PLC:Programmable Logic System)와; 무선네트워크로 상기 피엘씨(400)와 연동하여, 상기 안벽크레인의 동작을 제어하는 알씨에스(500)(RCS:Remote Control System);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 무선 아이피(IP) 카메라부(200)는, 상기 스프레더부와 안벽크레인의 하단부에 2개소 이상에 구비되어, 상기 스프레더부의 높이와, 컨테이너를 운반하는 야드트랙터(Yard tractor)의 위치를 파악하여 상기 아이디엠(IDM:Distributor Management) 모듈로 정보를 전송하여 이를 분배하여 상기 모니터로 디스플레이 하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 무선 아이피(IP) 카메라부(200)에서 상기 아이디엠 모듈(300)로 전송하는 무선 인터페이스는, 최대 6.77Gbps의 전송속도를 가지는 IEEE802.11ac 5hz를 통해 영상데이터를 실시간으로 송신하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 알씨에스(500)(RCS:Remote Control System)는, 무선 네트워크를 2.5Ghz 대역을 사용함으로써, 상기 아이디엠 모듈(300)로 전송되는 무선 인터페이스의 대역과 충돌과 간섭을 회피하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 안벽크레인의 원격제어 시스템(10)에 의할 때, 고정된 위치에서 안벽크레인을 조종함에 따라 기존 안벽크레인 운전실의 급 가감속에 따른 운전자의 피로도로 인한 2시간 승무 1시간 휴식과 같은 근무형태를 효율적으로 개선가능함에 따라 크레인의 생산성을 높일 수 있는 효과를 가져온다.
그리고, 안벽크레인의 원격조종을 통해 기존 야드크레인의 구간 자동화를 안벽크레인에도 실현할 수 있다는 효과를 가져온다.
또한, 영상처리부와 제어부의 네트워크 대역대를 분리하여, 영상의 획득과 제어에 지연시간을 최소화할 수 있으며 무선구간이 각 안벽크레인 한 대에 국한되기 때문에 국제표준의 무선 송수신 거리에 속하는 범위에서 검증된 네트워크를 구축할 수 있다는 장점이 있다.
마지막으로, 자동화가 진행되지 않은 안벽크레인에 자동화를 견인하는 기반 시스템으로써, 본 발명에 제한된 시스템을 확장하여 항만 운영실에서 안벽크레인을 원격으로 제어하고, 나아가 완전 무인화를 가능하게 할 수 있다는 장점이 있다.
도 1 은 본 발명에 실시 예에 따른 안벽크레인의 원격제어 시스템(10)의 전체적인 구성을 나타내고 있다.
도 2 는 본 발명에 실시 예에 따른 안벽크레인의 원격제어 시스템(10)의 동작구성을 나타내고 있다.
이하 첨부된 도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명에 의한 안벽크레인의 원격제어 시스템(10)의 구성을 설명하고 있다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1 은 본 발명에 실시 예에 따른 안벽크레인의 원격제어 시스템(10)의 전체적인 구성을 나타내고 있다.
도 2 는 본 발명에 실시 예에 따른 안벽크레인의 원격제어 시스템(10)의 동작구성을 나타내고 있다.
살펴보면, 무선네트워크를 이용하여 안벽크레인을 조정하는 시스템의 구성에 있어서, 컨테이너를 운반하는 안벽크레인 내부에 구비되어 컨테이너의 양적하 작업을 원격으로 제어하는 무선제어센터(100)(RCC:Remote Control Center)와, 컨테이너를 고정하고 이송하는 안벽크레인에 구비된 스프레더(Spreader)부와, 상기 안벽크레인의 일측에 각각 구비되는 무선 아이피(IP) 카메라부(200)와, 상기 무선 아이피 카메라부로부터 전송받은 영상데이터를 분배하여, 상기 무선제어센터(100)에 구비된 모니터로 디스플레이하는 아이디엠(IDM:Distributor Management) 모듈과, 엑츄에이터와 연동하여 상기 안벽크레인에 구비된 호이스트(Hoist), 트롤리(Trolley), 스프레더(Spreader), 트위스트(Twist), 플리퍼(Flipper)와 펌프(Pump)의 동작을 제어하는 피엘씨(400)(PLC:Programmable Logic System)와, 무선네트워크로 상기 피엘씨(400)와 연동하여, 상기 안벽크레인의 동작을 제어하는 알씨에스(500)(RCS:Remote Control System)를 포함하여 구성된다.
상세히, 상기 무선제어센터(100)는 TOS(Terminal Operation System)으로 부터 작업지시를 수신받아서, 컨테이너 화물의 양적하 작업을 수행하고, 수행된 작업결과를 TOS로 전송하는 기존의 컨테이너 양적하 시스템의 운전실과 동일한 역할을 수행한다. 상기 무선제어센터(100)는 상기 안벽크레인의 고정된 위치에서 무선네트워크를 이용하여 양적하 작업을 수행한다. 상기 양적하 작업을 위한 영상정보를 상기 무선 아이피 카메라를 통해서 상기 아이디엠 모듈(300)로 전송하여 개별 모니터로 분배한다.
그리고, 상기 수신된 영상정보를 기반으로 해서 양적하 작업을 제어하는 알씨에스(500)가 구비된다.
한편, 상기 아이디엠 모듈(300)은, 상기 안벽크레인의 단부에 구비된 상기 무선 아이피 카메라와, 상기 안벽크레인의 하부 일측에 구비되어, 컨테이너 화물을 이송하는 야드트렉터의 위치 및 상기 스프레더의 높이를 파악하기 위해 설치된 상기 무선 아이피 카메라의 정보를 수신하고, 이를 분배하여 모니터로 디스플레이하는 역할을 수행한다.
이러한 상기 무선 아이피(IP) 카메라부(200)는, 상기 스프레더부와 안벽크레인의 하단부에 2개소 이상에 구비되어, 상기 스프레더부의 높이와, 컨테이너를 운반하는 야드트랙터(Yard tractor)의 위치를 파악하여 상기 아이디엠(IDM:Distributor Management) 모듈로 정보를 전송하여 이를 분배하여 상기 모니터로 디스플레이 하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 무선 아이피(IP) 카메라부(200)에서 상기 아이디엠 모듈(300)로 전송하는 무선 인터페이스는, 최대 6.77Gbps의 전송속도를 가지는 IEEE802.11ac 5hz를 통해 영상데이터를 실시간으로 송신한다.
또한, 상기 알씨에스(500)(RCS:Remote Control System)는, 무선 네트워크를 2.5Ghz 대역을 사용함으로써, 상기 아이디엠 모듈(300)로 전송된는 무선 인터페이스의 대역과 충돌과 간섭을 회피하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 안벽크레인의 원격제어 시스템(10)은 철구조물이 많은 항만에서, 컨테이너가 적재된 항만전체에 대해서 적용되는 무선 네트워크의 구축이 어려운 조건이므로, 개별 안벽크레인에 적용되는 무선 네트워크를 5Ghz와, 2.4Ghz 대역으로 분할하여 영상처리와 동작제어에 대해서 구분하여 사용한다.
한편, 상기 안벽크레인의 조종과 제어를 기존의 유선 네트워크를 이용한 고정된 운전실의 제어에 의하는 경우, 상기 상기 무선 아이피(IP) 카메라부(200)에서 상기 아이디엠 모듈(300)로 전송하는 부분에 대해서만 무선 네트워크로 적용할 수도 있다.
10. 안벽크레인의 원격제어 시스템 100. 무선제어센터
200. 무선 아이피(IP) 카메라부 300. 아이디엠(IDM) 모듈
400. 피엘씨(PLC) 500. 알씨에스(500)(RCS)

Claims (4)

  1. 무선네트워크를 이용하여 안벽크레인을 조정하는 시스템의 구성에 있어서,
    컨테이너를 운반하는 안벽크레인 내부에 구비되어 컨테이너의 양적하 작업을 원격으로 제어하는 무선제어센터(100)(RCC:Remote Control Center)와;
    컨테이너를 고정하고 이송하는 안벽크레인에 구비된 스프레더(Spreader)부와, 상기 안벽크레인의 일측에 각각 구비되는 무선 아이피(IP) 카메라부(200)와;
    상기 무선 아이피 카메라부로부터 전송받은 영상데이터를 분배하여, 상기 무선제어센터(100)에 구비된 모니터로 디스플레이하는 아이디엠(IDM:Distributor Management) 모듈과;
    엑츄에이터와 연동하여 상기 안벽크레인에 구비된 호이스트(Hoist), 트롤리(Trolley), 스프레더(Spreader), 트위스트(Twist), 플리퍼(Flipper)와 펌프(Pump)의 동작을 제어하는 피엘씨(400)(PLC:Programmable Logic System)와;
    무선네트워크로 상기 피엘씨(400)와 연동하여, 상기 안벽크레인의 동작을 제어하는 알씨에스(500)(RCS:Remote Control System);를 포함하여 구성되는 안벽크레인의 원격제어 시스템(10).
  2. 제 1 항에 있어서,
    무선 아이피(IP) 카메라부(200)는,
    상기 스프레더부와 안벽크레인의 하단부에 2개소 이상에 구비되어,
    상기 스프레더부의 높이와, 컨테이너를 운반하는 야드트랙터(Yard tractor)의 위치를 파악하여 상기 아이디엠(IDM:Distributor Management) 모듈로 정보를 전송하여 이를 분배하여 상기 모니터로 디스플레이 하는 것을 특징으로 하는 안벽크레인의 원격제어 시스템(10).
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 무선 아이피(IP) 카메라부(200)에서 상기 아이디엠 모듈(300)로 전송하는 무선 인터페이스는, 최대 6.77Gbps의 전송속도를 가지는 IEEE802.11ac 5hz를 통해 영상데이터를 실시간으로 송신하는 것을 특징으로 하는 안벽크레인의 원격제어 시스템(10).
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 알씨에스(500)(RCS:Remote Control System)는,
    무선 네트워크를 2.5Ghz 대역을 사용함으로써, 상기 아이디엠 모듈(300)로 전송되는 무선 인터페이스의 대역과 충돌과 간섭을 회피하는 것을 특징으로 하는 안벽크레인의 원격제어 시스템(10).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109896430A (zh) * 2018-09-15 2019-06-18 杭州太度五维建筑科技有限公司 一种人工智能化控制塔吊系统及其plc控制器扫描方法
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