KR20180013624A - Simulation System for wave motion of real sea - Google Patents

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KR20180013624A
KR20180013624A KR1020160097579A KR20160097579A KR20180013624A KR 20180013624 A KR20180013624 A KR 20180013624A KR 1020160097579 A KR1020160097579 A KR 1020160097579A KR 20160097579 A KR20160097579 A KR 20160097579A KR 20180013624 A KR20180013624 A KR 20180013624A
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박수열
강성민
원병연
여금수
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(주)한국플랜트관리
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    • G—PHYSICS
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    • B63B22/00—Buoys
    • B63B2022/006—Buoys specially adapted for measuring or watch purposes

Abstract

The present invention relates to an oceanic wave motion simulation system of the real sea, simulating a motion by waves in an offshore floating structure such as a light buoy installed on the ocean to reproduce movement of the offshore floating structure. In particular, the present invention comprises: an inclination data measurement unit capable of measuring X, Y, and Z-axial inclinations installed in the offshore floating structure such as a light buoy installed on the ocean; measured X, Y, and Z-axial inclination data transmitted to a data server through a long-term evolution (LTE) or satellite communication network; and a data analyze control unit collecting the inclination data transmitted from the data server to analyze the X, Y, and Z-axial inclination data through an algorithm to calculate stroke values of three driving shafts formed by a motor-driven cylinder in a simulator and apply the calculated stroke values to the simulator, thereby being able to exactly reproduce and simulate oceanic wave motions.

Description

실해역의 파랑 운동 시뮬레이션 시스템{Simulation System for wave motion of real sea}Simulation System for Wave Motion of Real Sea

본 발명은 실해역에 설치된 등부표와 같은 해양 부유식 구조물의 파랑에 의한 모션을 모사하여 해양 부유식 구조물의 움직임을 재현할 수 있는 실해역의 파랑 운동 시뮬레이션 시스템에 관한 것으로 보다 상세하게는 실해역에 설치된 등부표와 같은 해양 부유식 구조물에 X축, Y축, Z축 경사를 측정할 수 있는 경사 데이터 측정부를 설치하여 측정한 X축, Y축, Z축 경사 데이터를 LTE 통신망 또는 위성 통신망을 통해 데이터 서버부에 전송하고, 상기 데이터 서버부에 전송된 경사 데이터를 데이터 분석 제어부에서 X축, Y축, Z축 경사 데이터를 수집하여 상기 X축, Y축, Z축 경사 데이터를 알고리즘을 통해 분석해 시뮬레이터에 전동 실린더로 구성된 3개의 구동축 스토로크 값을 산출하고 산출된 스토로크 값을 시뮬레이터에 인가하여 실해역의 파랑 운동을 그대로 재현하여 시뮬레이션할 수 있는 실해역의 파랑 운동 시뮬레이션 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a wave motion simulation system in a real sea area capable of simulating the motion of a floating structure of a sea by simulating a wave motion of a floating structure such as a light buoy installed in a sea area, Y-axis, and Z-axis inclination data measured by installing an inclined data measuring unit capable of measuring X-axis, Y-axis, and Z-axis inclination on a floating structure such as an installed light buoy, through the LTE communication network or satellite communication network Axis and Z-axis tilt data is collected by the data analysis control unit, and the X-axis, Y-axis, and Z-axis tilt data are analyzed by an algorithm, And the calculated stroking value is applied to the simulator to calculate the wave motion of the actual sea area. It relates to the exercise room blue waters of the simulation system that can be reproduced by simulating a.

일반적으로 파랑은 바람이 해면이나 수면 상에 불 때 생기는 풍랑과 어느 해역에서 발생한 풍랑이 바람이 없는 다른 해역까지 진행하여 감쇠해서 생긴 너울이다. 파랑은 마루(파도가 일 때 치솟은 물결의 꼭대기)가 뾰족하고, 파도와 파도 사이의 간격이 비교적 짧지만 너울은 마루가 둥글고 간격이 길다. 또한, 넓은 바다에서는 이 둘이 합쳐 복잡한 해면 양상을 보이며, 파랑의 성격을 나타내는 요소로서는 파고(파도의 골에서 마루까지의 높이), 주기(어느 지점에서 한 마루가 지난 후 다음 마루가 지날 때까지의 시간), 외파장, 파압, 파속 및 파향 등이 있다.
In general, blue is a swell caused by the wind that is generated when the wind blows on the sea surface or the surface of the water, and the storm that has occurred in any sea area is attenuated to other windy areas. Blue is pointed at the floor (the top of the soaring wave when the wave is in), and the gap between the wave and the wave is relatively short, but the floor is round and the gap is long. In addition, in the wider ocean, they combine to form complex sponges. The elements representing the nature of waves include wave (the height from the wave to the floor), the cycle (from one point to the next, Time), outside wavelength, wave pressure, wave speed and wave direction.

이러한 파랑은 해상 운송 수단 및 등부표와 같은 해양 구조물 등에 있어서 매우 중요한 환경 요소이며, 안정성 및 시스템 운영의 척도 및 설계 기준의 산정 등을 위해서 파랑 계측을 오랜 전부터 수행하여 왔다.
This wave is a very important environmental factor in marine structures such as marine transportation and light buoys, and has been used for a long time to measure stability and system operation and design criteria.

종래의 파랑 계측은 주로 목측에 의해 수행되었으며 계측과 관련된 기술의 발전에 의해서 가속도 센서나 초음파 센서를 이용한 부이나 수직형의 수면 변위 계측 시스템 등이 개발되었다. 그러나 기존의 파랑 계측은 단순히 파랑에 의한 가속도 또는 초음파를 통해 수면 변위를 측정하는 것으로 파랑 측정에 대한 정확도가 떨어지며 상기 계측한 데이터를 통해 파랑의 운동을 모사할 수 있는 별도의 시뮬레이터 등 장비가 없어 파랑 운동을 재현할 수 없는 문제점이 발생하였다.
Conventional wave measurements were mainly performed by the witnesses and due to the development of measurement related technology, an acceleration sensor or an ultrasonic sensor or a vertical type of water surface displacement measurement system was developed. However, the conventional wave measurement simply measures the surface displacement through acceleration or ultrasonic wave by the wave, and the accuracy of the wave measurement is low, and there is no equipment such as a separate simulator that can simulate wave motion through the measured data, There was a problem that the exercise could not be reproduced.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로 실해역에 설치된 등부표와 같은 해양 부유식 구조물에 경사 데이터 측정부를 설치하여 해양 부유식 구조물이 파랑에 의한 움직임을 X축, Y축, Z축 경사 데이터로 측정하여 측정된 데이터를 LTE 통신망 또는 위성 통신망을 이용해 원격지 데이터 서버부에 전송하고 상기 전송된 X축, Y축, Z축 경사 데이터를 알고리즘을 통해 분석하여 시뮬레이터의 전동 실린더로 구성된 3개의 구동축의 스토로크 값을 산출하고 산출된 스토로크 값을 시뮬레이터에 인가하여 파랑에 의한 움직임을 측정하고 재현할 수 있는 실해역 파랑 운동 시뮬레이션 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide an inclined data measuring unit in a marine floating structure such as a light- The data measured by the slope data is transmitted to the remote data server unit using the LTE communication network or the satellite communication network, and the transmitted X axis, Y axis, and Z axis tilt data are analyzed by an algorithm to determine three And to provide a simulated real-sea wave motion simulation system capable of measuring and reproducing a wave motion by applying a calculated Stokes value of a drive shaft to a simulator.

본 발명은 실해역에 설치된 등부표와 같은 해양 부유식 구조물의 파랑에 의한 모션을 모사하여 해양 부유식 구조물의 움직임을 재현할 수 있는 실해역의 파랑 운동 시뮬레이션 시스템에 있어서,The present invention relates to a wave motion simulation system in a real sea area capable of reproducing motion of a floating structure of a sea by simulating motion of a floating structure of a sea such as a light buoy installed in a sea area,

상기 실해역에 설치된 등부표와 같은 해양 부유식 구조물에 설치되어 X축, Y축, Z축 경사 데이터를 측정하고 측정한 경사 데이터를 원격지에 LTE 통신망 또는 위성 통신망을 통해 전송하는 경사 데이터 측정부;A tilt data measuring unit installed on a floating structure such as a light fixture installed in the actual sea area and measuring X-axis, Y-axis and Z-axis tilt data and transmitting the measured tilt data to a remote site through an LTE communication network or a satellite communication network;

상기 경사 데이터 측정부에서 측정한 경사 데이터를 LTE 통신망 또는 위성 통신망을 통해 전송받아 저장하는 데이터 서버부;A data server unit for receiving the slope data measured by the slope data measuring unit through the LTE communication network or the satellite communication network and storing the slope data;

상기 데이터 서버부에 저장된 경사 데이터를 분석하여 X축, Y축, Z축에 대한 회전각(Roll, Pitch, Yaw)을 정의하고 시뮬레이터의 전동 실린더 스토르크 값을 알고리즘을 통해 산출해 시뮬레이터의 동작을 제어하는 데이터 분석 제어부;(Roll, Pitch, Yaw) with respect to the X axis, Y axis and Z axis is analyzed by analyzing the inclination data stored in the data server unit and the operation of the simulator is performed by calculating the electric cylinder torque value of the simulator through an algorithm A data analysis control unit for controlling the data analysis unit;

상기 데이터 분석 제어부에 산출된 스토르크 값에 따라 실해역에서 측정된 파랑의 모션을 모사하는 시뮬레이터; 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
A simulator for simulating the motion of the wave measured in the actual sea area according to the stuck value calculated by the data analysis control unit; .

또한, 상기 경사 데이터 측정부는 실해역에 설치된 등부표와 같은 해양 부유식 구조물에 설치되어 X축, Y축, Z축 경사 데이터를 측정하는 경사 센서와, 상기 경사 센서에서 측정한 X축, Y축, Z축 경사 데이터를 신호처리하여 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환하고 변환된 데이터를 LTE 통신망 또는 위성 통신망을 이용해 데이터 서버부에 전송하는 무선 센싱 노드로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
The inclination data measuring unit may include a tilt sensor installed on a floating structure such as a light table installed in a sea area to measure X-axis, Y-axis, and Z-axis tilt data, And a wireless sensing node for converting the analog data into digital data by signal processing the Z-axis inclination data and transmitting the converted data to the data server unit using the LTE communication network or the satellite communication network.

상기 데이터 분석 제어부는 데이터 서버부에 저장된 경사 데이터를 전송받아 상기 경사 데이터를 수집하는 경사 데이터 수집부와, 상기 경사 데이터 수집부에서 수집된 X축, Y축, Z축 경사 데이터를 분석하여 시뮬레이터의 3개의 구동축과 회전각 사이의 관계식으로 상기 3개의 구동축 스토로크 값을 산출하는 스토로크 산출부와, 상기 스토로크 산출부에서 산출된 스토로크 값을 기준으로 시뮬레이터의 3개의 구동축을 동작 제어하는 동작 제어부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
The data analysis control unit includes a tilt data collecting unit for collecting the tilt data received from the tilt data stored in the data server unit, and a data analyzing unit for analyzing the tilt data of the X axis, the Y axis, and the Z axis, A stroke calculation section for calculating the three drive shaft stroke lock values based on the relationship between the three drive shafts and the rotation angle; and an operation for controlling the three drive shafts of the simulator on the basis of the stroke value calculated by the stroke calculation section And a control unit.

또한, 상기 스토로크 산출부는 수집된 X축, Y축, Z축 경사 데이터에 대해 파의 진행방향을 X축으로 설정하고 X축 기준의 회전각을 Roll, 파의 연직 방향에 대한 수직방향을 Y축으로 설정하고 Y축기준의 회전각을 Pitch, 파랑에 의한 상하운동방향을 Z축으로 설정하고 Z축기준 회전각을 Yaw로 정의하여 시뮬레이터의 원판과 3개의 구동축 지점을 하나의 평면으로 간주하여 평면 방정식을 도출하고 도출된 평면 방정식과 구속조건을 통해 상기 시뮬레이터 3개 구동축의 높이와 회전각(Roll, Pitch, Yaw) 사이의 관계식을 산출해 상기 시뮬레이터의 3개 구동축의 스토로크 값을 산출하는 것을 특징으로 한다.
Further, the stroke calculation section sets the X-axis rotation angle to roll, the vertical direction to the vertical direction of the wave to Y Axis, the rotation angle based on the Y axis is set as Pitch, the direction of up and down motion based on the wave is set as the Z axis, and the rotation angle on the Z axis is defined as Yaw, so that the original plate and the three driving axis points of the simulator are regarded as one plane Deriving a plane equation and calculating a relational expression between a height and a rotation angle (Roll, Pitch, Yaw) of the three drive shafts of the simulator through the derived plane equations and constraint conditions, and calculating a stall value of the three drive shafts of the simulator .

상기 시뮬레이터는 실해역에 설치된 등부표와 같은 해양 부유식 구조물의 기울어짐을 모사하기 위한 원판과, 상기 원판에 3개의 축으로 높이 조절을 통해 파랑의 움직임을 모사할 수 있도록 원판의 모션을 조정하는 전동 실린더로 구성된 3개의 구동축과, 상기 데이터 분석 제어부에서 산출된 스토로크 값을 전송받아 3개의 구동축의 높이를 조정하여 구동을 제어하는 컨트롤러와, 상기 원판의 하단에 형성하여 3개의 구동축과 컨트롤러를 내장하는 시뮬레이터 하우징으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
The simulator includes an original plate for simulating a tilting of a floating structure of a marine structure such as a light buoy installed in a sea area and an electric cylinder for adjusting the motion of the original plate so as to simulate the movement of the wave through three axes And a controller for controlling the drive by adjusting the height of the three drive shafts received by the data storage unit and storing the stored data, And a simulator housing.

또한, 상기 시뮬레이터는 전동 실린더로 구성된 3개의 구동축이 구동하여 원판의 파랑 운동 모사 시 각각의 구동축 높이가 다를 경우 원판과 뒤틀림을 방지하기 위해 상기 원판과 구동축을 아이들러 형태로 연결해주는 제1 결합부와, 상기 시뮬레이터 하우징 상단과 구동축을 아이들러 형태로 연결해주는 제2 결합부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
The simulator includes a first coupling unit for idler-connecting the disk and the driving shaft to prevent distortion of the disk when the driving shafts of the three cylinders are driven by the driving cylinder, And a second coupling unit for connecting the upper end of the simulator housing and the driving shaft in an idler shape.

본 발명은 경사 데이터 측정부를 실해역에 설치된 등부표와 같은 해양 부유식 구조물에 설치하여 파랑에 따른 등부표의 기울기 변화를 X축, Y축, Z축 경사 데이터로 측정하여 측정한 데이터를 원격지 데이터 서버부에 전송하고 상기 전송된 X축, Y축, Z축 경사 데이터를 분석하여 시뮬레이터의 3개 구동축 스토로크 값을 산출하며 산출된 스토로크 값을 시뮬레이터에 인가 후 3개 구동축의 움직임으로 파랑 운동을 재현할 수 있는 효과가 있다.
The inclination data measuring unit is installed in a marine floating structure such as a light buoy installed in a sea area, and data measured by measuring a tilt change of a back light according to a wave with X-axis, Y-axis and Z- And calculates the three drive shaft stroke lock values of the simulator by analyzing the transmitted X axis, Y axis, and Z axis tilt data, and reproduces the blue motion by applying the calculated strokes to the simulator and then moving the three drive shafts There is an effect that can be done.

또한, 본 발명은 실해역에서 발생하는 파랑 운동의 재현을 통해 실해역에 설치된 등부표와 같은 해양 부유식 구조물이 파랑에 의해 발행할 수 있는 환경적 영향과 파랑의 움직임에 대한 연구의 기초자료로 활용할 수 있는 효과가 있다.
In addition, the present invention can be utilized as a basic data for studying the environmental influences and wave motion that can be issued by the blue floating structure such as the light buoy system installed in the actual sea area by reproducing the wave motion occurring in the sea area There is an effect that can be.

도 1은 본 발명에 따른 실해역의 파랑 운동 시뮬레이션 시스템의 구성도
도 2는 본 발명에 따른 실해역의 파랑 운동 시뮬레이션 시스템의 평면 방정식 산출 도면
도 3은 본 발명에 따른 실해역의 파랑 운동 시뮬레이션 시스템의 시뮬레이터 사시도
도 4는 본 발명에 따른 실해역의 파랑 운동 시뮬레이션 시스템의 시뮬레이터 정면도1 is a block diagram of a wave motion simulation system in a real sea area according to the present invention.
2 is a diagram for calculating a plane equation of a wave motion simulation system in a real sea area according to the present invention;
3 is a perspective view of a simulator of a wave motion simulation system in a real sea area according to the present invention.
4 is a front view of a simulator of a wave motion simulation system in a real sea area according to the present invention

본 발명은 실해역에 설치된 등부표와 같은 해양 부유식 구조물의 파랑에 의한 모션을 모사하여 해양 부유식 구조물의 움직임을 재현할 수 있는 실해역의 파랑 운동 시뮬레이션 시스템에 관한 것으로 실해역에 설치된 등부표와 같은 해양 부유식 구조물에 X축, Y축, Z축 경사를 측정할 수 있는 경사 데이터 측정부(100)를 설치하여 측정한 X축, Y축, Z축 경사 데이터를 LTE 통신망 또는 위성 통신망을 통해 데이터 서버부(200)에 전송하고, 상기 데이터 서버부(200)에 전송된 경사 데이터를 데이터 분석 제어부(300)에서 X축, Y축, Z축 경사 데이터를 수집하여 상기 X축, Y축, Z축 경사 데이터를 알고리즘을 통해 분석해 시뮬레이터(400)에 전동 실린더로 구성된 3개의 구동축(420) 스토로크 값을 산출하고 산출된 스토로크 값을 시뮬레이터(400)에 인가하여 실해역의 파랑 운동을 그대로 재현하여 시뮬레이션할 수 있는 것으로 바람직한 실시 예에 따른 파랑 에너지를 이용한 시소 타입의 자가 발전 시스템에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
The present invention relates to a wave motion simulation system in a real sea area capable of simulating the motion of a floating structure of a marine by simulating the motion caused by the wave of a floating structure such as a light buoy installed in a sea area, The inclined data measuring unit 100 for measuring X-axis, Y-axis, and Z-axis inclination can be installed on a marine floating structure, and the inclined data of X axis, Y axis and Z axis measured by the inclined data measuring unit 100 can be transmitted through LTE communication network or satellite communication network Axis, Z-axis, and Z-axis inclination data from the data analysis and control unit 300 to the X-axis, Y-axis, Z-axis, and Z- Axis slope data is analyzed through an algorithm to calculate the three stroke values of the driving shafts 420 constituted by electric cylinders in the simulator 400 and the calculated stolen values are applied to the simulator 400 to obtain the blue The self-power generation system of a seesaw type using wave energy according to a preferred embodiment, which can reproduce and simulate copper as it is, will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 실해역의 파랑 운동 시뮬레이션 시스템의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 실해역의 파랑 운동 시뮬레이션 시스템의 평면 방정식 산출 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 실해역의 파랑 운동 시뮬레이션 시스템의 시뮬레이터 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 실해역의 파랑 운동 시뮬레이션 시스템의 시뮬레이터 정면도이다.
2 is a view for calculating a plane equation of a wave motion simulation system in a real sea area according to the present invention, and Fig. 3 is a graph showing the results of simulation of a wave motion simulation system in a real sea area according to the present invention. FIG. 4 is a front view of a simulator of a wave motion simulation system in a real sea area according to the present invention. FIG.

상기 도1에 도시된 바와 같이 본 발명은 실해역에 설치된 등부표와 같은 해양 부유식 구조물의 파랑에 의한 모션을 모사하여 해양 부유식 구조물의 움직임을 재현할 수 있는 실해역의 파랑 운동 시뮬레이션 시스템에 관한 것으로 상기 실해역에 설치된 등부표와 같은 해양 부유식 구조물에 경사 데이터 측정부(100)를 설치되어 X축, Y축, Z축 경사 데이터를 측정하고 측정한 경사 데이터를 LTE 통신망 또는 위성 통신망을 통해 데이터 서버부(200)에 전송하며, 상기 데이터 서버부(200)는 경사 데이터 측정부(100)에서 측정한 경사 데이터를 LTE 통신망 또는 위성 통신망을 통해 전송받아 저장한다. 상기 데이터 서버부(200)에 저장된 경사 데이터는 데이터 분석 제어부(300)에서 분석하여 X축, Y축, Z축에 대한 회전각(Roll, Pitch, Yaw)을 정의하고 시뮬레이터(400)의 전동 실린더로 구성된 3개의 구동축(420) 스토르크 값을 알고리즘을 통해 산출해 시뮬레이터(400)의 동작을 제어하며, 상기 데이터 분석 제어부(300)에서 산출된 스토르크 값은 실해역에서 측정된 파랑의 모션을 모사하는 시뮬레이터(400)에 전송하여 상기 시뮬레이터의 3개의 구동축(420)을 움직여 파랑의 모션을 재현한다.
As shown in FIG. 1, the present invention relates to a wave motion simulating system in a real sea area capable of simulating the motion of a floating structure of a sea by simulating the motion of a floating structure of the ocean such as a light buoy system installed in a sea area The slope data measuring unit 100 is installed in a marine floating structure such as a light buoy installed in the actual sea area to measure slope data of the X axis, Y axis, and Z axis and transmit the slope data measured through the LTE communication network or the satellite communication network The data server unit 200 receives the slope data measured by the slope data measuring unit 100 through the LTE communication network or the satellite communication network and stores the slope data. The slope data stored in the data server unit 200 is analyzed by the data analysis control unit 300 to define the rotation angles (Roll, Pitch, Yaw) with respect to the X axis, Y axis and Z axis, And the stall value calculated by the data analysis and control unit 300 is used to calculate the motion of the wave measured at the actual sea area To simulate the simulator 400 to reproduce the motion of the wave by moving the three driving shafts 420 of the simulator.

상기 경사 데이터 측정부(100)는 실해역에 설치된 등부표와 같은 해양 부유식 구조물에 설치되어 3축 경사 센서(110) 또는 1축 경사 센서(110) 3개를 이용하여 X축, Y축, Z축 경사 데이터를 측정하고 상기 경사 센서(110)에서 측정한 X축, Y축, Z축 경사 데이터를 무선 센싱 노드(420)에서 신호처리하여 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환하고, 변환된 데이터를 LTE 통신망 또는 위성 통신망을 통해 데이터 서버부(200)에 전송한다.
The inclination data measuring unit 100 is installed in a floating structure such as a light buoy system installed in a sea area and uses the three-axis tilt sensor 110 or the one-axis tilt sensor 110 to detect X, Y, Z The X-axis, Y-axis, and Z-axis inclination data measured by the inclination sensor 110 are measured by the wireless sensing node 420 to convert the analog data into digital data, and the converted data is converted into LTE To the data server unit 200 through the communication network or the satellite communication network.

상기 데이터 분석 제어부(300)는 데이터 서버부(200)에 저장된 경사 데이터를 전송받아 상기 경사 데이터를 수집하는 경사 데이터 수집부(310)와, 상기 경사 데이터 수집부(310)에서 수집된 X축, Y축, Z축 경사 데이터를 분석하여 시뮬레이터의 3개 구동축(420)과 회전각 사이의 관계식으로 상기 3개의 구동축(420) 스토로크 값을 산출하는 스토로크 산출부(320)와, 상기 스토로크 산출부(320)에서 산출된 스토로크 값을 기준으로 시뮬레이터(400)의 3개의 구동축(420)을 동작 제어하는 동작 제어부(330)로 구성된다.
The data analysis control unit 300 includes a gradient data collection unit 310 that receives the gradient data stored in the data server unit 200 and collects the gradient data, A stroke calculator 320 for calculating the stroke values of the three drive shafts 420 by analyzing Y axis and Z axis tilt data and calculating the relationship between the three drive shafts 420 of the simulator and the rotation angle, And an operation control unit 330 for controlling the operation of the three driving shafts 420 of the simulator 400 based on the stored values calculated by the calculating unit 320. [

상기 데이터 분석 제어부(300)의 스토로크 산출부(320)는 수집된 X축, Y축, Z축 경사 데이터에 대해 파의 진행방향을 X축으로 설정하고 X축 기준의 회전각을 Roll, 파의 연직 방향에 대한 수직방향을 Y축으로 설정하고 Y축기준의 회전각을 Pitch, 파랑에 의한 상하운동방향을 Z축으로 설정하고 Z축기준 회전각을 Yaw로 정의하여 시뮬레이터(400)의 원판(410)과 3개의 구동축(420) 지점을 하나의 평면으로 간주하여 평면 방정식을 도출하고 도출된 평면 방정식과 구속조건을 통해 상기 시뮬레이터(400) 3개 구동축(420)의 높이와 회전각(Roll, Pitch, Yaw) 사이의 관계식을 산출해 상기 시뮬레이터(400)의 3개 구동축(420) 스토로크 값을 산출한다.
The stroke calculation unit 320 of the data analysis and control unit 300 sets the progress direction of the wave with respect to the collected X-axis, Y-axis, and Z-axis inclination data as the X-axis, Axis direction is defined as Y-axis, the Y-axis rotation angle is set as Pitch, the up-and-down motion direction by blue as Z-axis, and the Z-axis rotation angle is defined as Yaw, The height of the three driving shafts 420 of the simulator 400 and the rotation angle Roll (Roll) of the driving shaft 420 are determined through the derived plane equations and constraint conditions by considering the points of the driving shaft 410 and the three driving shafts 420 as one plane, , Pitch, Yaw), and calculates the stored values of the three drive shafts 420 of the simulator 400. [

상기 스토로크 값을 산출하기 위한 관계식을 도출하기 위해선 시뮬레이터(400)의 원판(410)과 3개의 축지점을 3개의 점으로 구성된 하나의 평면으로 간주하여 평면 방정식을 도출한다. 도2에 도시된 바와 같이 3개의 점은 원의 중점으로부터 동일한 거리(a=135mm)에 떨어진 점으로 정상각형 모양을 이루며 평면 방정식의 산출과정은 다음과 같다. In order to derive the relational expression for calculating the Stokes value, the plane 410 of the simulator 400 and the three axis points are regarded as one plane composed of three points to derive a plane equation. As shown in FIG. 2, the three points are located at the same distance (a = 135 mm) from the midpoint of the circle and form a normal square shape, and the calculation process of the plane equation is as follows.

Figure pat00001
Figure pat00001

평면에 있는 두 직선의 외적(법선 벡터)성분을 평면상의 임의의 선과 내적을 한 값은 0The value of the outer product (normal vector) component of two straight lines in the plane as an arbitrary line and dot product on the plane is 0

Figure pat00002
Figure pat00002

세점을 통한 두 직선과 임의의 직선Two straight lines and three arbitrary straight lines

Figure pat00003
Figure pat00003

Figure pat00004
Figure pat00004

원의 중심을(0,0,0)으로 하고, 중점을 (0,0,0)으로 하는 삼각형의 좌표 선정하여 중점으로부터 꼭지점까지의 거리 P1, P2, P3는Select the coordinates of the triangle with the center of the circle as (0,0,0) and the center of the circle as (0,0,0), and the distances P1, P2, P3 from the center to the vertex are

Figure pat00005
Figure pat00005

평면 방정식에 각각 대입하면Assigning them to a plane equation

Figure pat00006
Figure pat00006

평면 방정식이 산정되면 상기 평면 방정식과 구속조건을 통해 시뮬레이터(400)의 3개의 구동축(420) 스토로크와 회전각(Roll, Pitch) 사이의 관계식을 산출하며 Roll은 x=0, y=0인 점으로부터, Pitch는 z=0 일때, 각각 x=0, y=0인 점으로부터 평면 방정식과 싸인 함수를 이용해 나타낸다.When the planar equation is estimated, a relational expression between the three drive shafts 420 of the simulator 400 and the rotation angle (Roll, Pitch) is calculated through the plane equation and the constraint condition, and Roll is calculated as x = 0, y = 0 From the point, the pitch is represented by the plane equation and the sine function from the point where x = 0 and y = 0, respectively, when z = 0.

Figure pat00007
Figure pat00007

구속조건 1 : 시뮬레이터(400) 3개의 구동축(420) 각 지점과 3점을 지나는 원의 중심 사이의 거리(a)는 일정Constraint 1: Simulator 400 The distance (a) between each point of the three driving shafts 420 and the center of the circle passing through three points is constant

Figure pat00008
Figure pat00008

구속조건 2 : 시뮬레이터(400) 3개의 구동축(420) 간의 거리는 일정(3개의 축으로 이루어진 도형은 정삼각형으로 본다)Constraint 2: The distance between the three driving shafts 420 of the simulator 400 is constant (the shape of the three axes is regarded as an equilateral triangle)

Figure pat00009
Figure pat00009

구속조건 3 : 시뮬레이터(400) 구동축(420) 3축의 동작시작점(0) 기준 +, -로 움직임Constraint 3: Simulator 400 Drive shaft 420 Movement start point (0) of 3 axes moves to +, -

중점에서의 z의 값은 고정(z0=0)The value of z at the midpoint is fixed (z0 = 0)

Figure pat00010
Figure pat00010

상기 수학식 8과 같은 관계식을 도출하여 시뮬레이터(400) 3개의 구동축(420) 스토로크 값을 산출하고 산출된 스토로크 값을 시뮬레이터(400)에 인가하여 파랑 운동을 재현한다.
The relational expression (8) is derived to calculate the stored values of the three driving shafts (420) of the simulator (400), and the calculated stroked values are applied to the simulator (400) to reproduce the wave motion.

상기 시뮬레이터(400)는 도3 내지 도4에 도시된 바와 같이 실해역에 설치된 등부표와 같은 해양 부유식 구조물의 기울어짐을 모사하기 위한 원판(410)과, 상기 원판(410)에 3개의 축으로 높이 조절을 통해 파랑의 움직임을 모사할 수 있도록 원판(410)의 모션을 조정하는 전동 실린더로 구성된 3개의 구동축(420)과, 상기 데이터 분석 제어부(300)에서 산출된 스토로크 값을 전송받아 3개의 구동축(420)의 높이를 조정하여 구동을 제어하는 컨트롤러(430)와, 상기 원판(410)의 하단에 형성하여 3개의 구동축(420)과 컨트롤러(430)를 내장하는 시뮬레이터 하우징(440)으로 구성된다.
3 to 4, the simulator 400 includes a circular plate 410 for simulating a tilting of a floating structure of a marine structure such as a light buoy installed in a sea area, Three driving shafts 420 constituted of an electric cylinder for adjusting the motion of the disk 410 so as to simulate the motion of the waves through the adjustment, and three driving shafts 420 receiving the stroked values calculated by the data analysis control unit 300, A controller 430 for controlling driving by adjusting the height of the driving shaft 420 and a simulator housing 440 having three driving shafts 420 and a controller 430 built in the lower end of the disk 410 do.

상기 시뮬레이터(400)는 전동 실린더로 구성된 3개의 구동축(420)이 구동하여 원판(410)의 파랑 운동 모사 시 각각의 구동축(420) 높이가 다를 경우 원판(410)과 뒤틀림을 방지하기 위해 상기 원판(410)과 구동축(420)을 아이들러 형태로 연결해주는 제1 결합부(450)와 상기 시뮬레이터 하우징(440) 상단과 구동축(420)을 아이들러 형태로 연결해주는 제2 결합부(460)를 포함한다.
The simulator 400 is driven by three drive shafts 420 constituted by electric cylinders to drive the disk 410 and the disk 410 in order to prevent warping with the disk 410 when the height of each drive shaft 420 is different, And a second coupling unit 460 connecting the upper end of the simulator housing 440 and the driving shaft 420 in an idler form, the first coupling unit 450 coupling the driving shaft 410 and the driving shaft 420 in an idler form, .

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명은 실해역에 설치된 등부표와 같은 해양 부유식 구조물의 파랑에 의한 모션을 재현하기 위해 실해역의 해양 부유식 구조물에 경사 데이터 측정부(100)를 설치하여 X축, Y축, Z축 경사 데이터를 측정하고 측정한 데이터를 LTE 통신망 또는 위성 통신망을 통해 원격지 데이터 서버부(200)에 전송하며, 상기 데이터 서버부(200)에 전송된 X축, Y축, Z축 경사 데이터를 데이터 분석 제어부(300)를 통해 분석하여 시뮬레이터(400) 3개의 구동축(420) 스트로크 값을 산출하여 상기 시뮬레이터(400)에 인가함으로써 실해역 파랑의 움직임을 재현할 수 있는 실해역 파랑 운동 시뮬레이션 시스템을 제공한다.
In order to reproduce the motion of the floating structure of the ocean such as a light buoy in a sea area, the inclined data measuring unit 100 is installed in a marine floating structure in a sea area, Y axis and Z axis inclination data and transmits the measured data to the remote data server unit 200 through the LTE communication network or the satellite communication network and transmits the X axis, The slope data is analyzed through the data analysis control unit 300 and the strokes of the three drive shafts 420 of the simulator 400 are calculated and applied to the simulator 400 so that the actual sea wave motion Simulation system is provided.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken in conjunction with the scope of the present invention. It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the scope of the present invention.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호 **
100 : 경사 데이터 측정부 110 : 경사 센서
120 : 무선 센싱 노드 200 : 데이터 서버부
300 : 데이터 분석 제어부 310 : 데이터 수집부
320 : 스토로크 산출부 330 : 동작 제어부
400 : 시뮬레이터 410 : 원판
420 : 구동축 430 : 컨트롤러
440 : 하우징 450 : 제1 결합부
460 : 제2 결합부** Signs of the main parts of the drawings **
100: slope data measuring unit 110: inclination sensor
120: wireless sensing node 200: data server
300: Data analysis control unit 310: Data collection unit
320: Stroke calculation unit 330: Operation control unit
400: Simulator 410: Disc
420: drive shaft 430: controller
440: housing 450: first coupling portion
460:

Claims (6)

실해역에 설치된 등부표와 같은 해양 부유식 구조물의 파랑에 의한 모션을 모사하여 해양 부유식 구조물의 움직임을 재현할 수 있는 실해역의 파랑 운동 시뮬레이션 시스템에 있어서,
상기 실해역에 설치된 등부표와 같은 해양 부유식 구조물에 설치되어 X축, Y축, Z축 경사 데이터를 측정하고 측정한 경사 데이터를 원격지에 LTE 통신망 또는 위성 통신망을 통해 전송하는 경사 데이터 측정부;
상기 경사 데이터 측정부에서 측정한 경사 데이터를 LTE 통신망 또는 위성 통신망을 통해 전송받아 저장하는 데이터 서버부;
상기 데이터 서버부에 저장된 경사 데이터를 분석하여 X축, Y축, Z축에 대한 회전각(Roll, Pitch, Yaw)을 정의하고 시뮬레이터의 전동 실린더 스토르크 값을 알고리즘을 통해 산출해 시뮬레이터의 동작을 제어하는 데이터 분석 제어부;
상기 데이터 분석 제어부에 산출된 스토르크 값에 따라 실해역에서 측정된 파랑의 모션을 모사하는 시뮬레이터; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 실해역의 파랑 운동 시뮬레이션 시스템
A wave motion simulating system in a real sea area capable of reproducing the motion of a floating structure of a sea by simulating a motion caused by a wave of a floating structure such as a light buoy installed in a real sea area,
A tilt data measuring unit installed in a marine floating structure such as a light buoy installed in the actual sea area and measuring X-axis, Y-axis and Z-axis tilt data and transmitting the measured tilt data to a remote site through an LTE communication network or a satellite communication network;
A data server unit for receiving the slope data measured by the slope data measuring unit through the LTE communication network or the satellite communication network and storing the slope data;
(Roll, Pitch, Yaw) with respect to the X axis, Y axis and Z axis is analyzed by analyzing the inclination data stored in the data server unit and the operation of the simulator is performed by calculating the electric cylinder torque value of the simulator through an algorithm A data analysis control unit for controlling the data analysis unit;
A simulator for simulating the motion of the wave measured in the actual sea area according to the stuck value calculated by the data analysis control unit; And a wave motion simulation system
제1항에 있어서,
상기 경사 데이터 측정부는 실해역에 설치된 등부표와 같은 해양 부유식 구조물에 설치되어 X축, Y축, Z축 경사 데이터를 측정하는 경사 센서와, 상기 경사 센서에서 측정한 X축, Y축, Z축 경사 데이터를 신호처리하여 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환하고 변환된 데이터를 LTE 통신망 또는 위성 통신망을 이용해 데이터 서버부에 전송하는 무선 센싱 노드로 이루어지는 것을 특징으로 하는 실해역의 파랑 운동 시뮬레이션 시스템
The method according to claim 1,
The inclination data measuring unit includes a tilt sensor installed on a floating structure such as a light buoy installed in a sea area for measuring X-axis, Y-axis and Z-axis tilt data, and an X-, Y-, and Z- And a wireless sensing node for converting the analog data into digital data and transmitting the converted data to the data server unit using the LTE communication network or the satellite communication network,
제1항에 있어서,
상기 데이터 분석 제어부는 데이터 서버부에 저장된 경사 데이터를 전송받아 상기 경사 데이터를 수집하는 경사 데이터 수집부와, 상기 경사 데이터 수집부에서 수집된 X축, Y축, Z축 경사 데이터를 분석하여 시뮬레이터의 3개의 구동축과 회전각 사이의 관계식으로 상기 3개의 구동축 스토로크 값을 산출하는 스토로크 산출부와, 상기 스토로크 산출부에서 산출된 스토로크 값을 기준으로 시뮬레이터의 3개의 구동축을 동작 제어하는 동작 제어부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 실해역의 파랑 운동 시뮬레이션 시스템
The method according to claim 1,
The data analysis control unit includes a tilt data collecting unit for collecting the tilt data received from the tilt data stored in the data server unit, and a data analyzing unit for analyzing the tilt data of the X axis, the Y axis, and the Z axis, A stroke calculation section for calculating the three drive shaft stroke lock values based on the relationship between the three drive shafts and the rotation angle; and an operation for controlling the three drive shafts of the simulator on the basis of the stroke value calculated by the stroke calculation section Wherein the wave motion simulation system
제3항에 있어서,
상기 스토로크 산출부는 수집된 X축, Y축, Z축 경사 데이터에 대해 파의 진행방향을 X축으로 설정하고 X축 기준의 회전각을 Roll, 파의 연직 방향에 대한 수직방향을 Y축으로 설정하고 Y축기준의 회전각을 Pitch, 파랑에 의한 상하운동방향을 Z축으로 설정하고 Z축기준 회전각을 Yaw로 정의하여 시뮬레이터의 원판과 3개의 구동축 지점을 하나의 평면으로 간주하여 평면 방정식을 도출하고 도출된 평면 방정식과 구속조건을 통해 상기 시뮬레이터 3개 구동축의 높이와 회전각(Roll, Pitch, Yaw) 사이의 관계식을 산출해 상기 시뮬레이터의 3개 구동축의 스토로크 값을 산출하는 것을 특징으로 하는 실해역 파랑 운동 시뮬레이션 시스템
The method of claim 3,
Wherein the stroke calculation unit sets the traveling direction of the wave to the X axis, the Y axis, and the Z axis inclination data as the X axis, the rotation angle on the X axis as Roll, the Y axis as the vertical direction to the vertical direction of the wave And the Y-axis rotation angle is set as Pitch, the up-and-down motion direction by the blue is set as Z-axis, and the Z-axis rotation angle is defined as Yaw, and the plane and three driving axis points of the simulator are regarded as one plane, (Roll, Pitch, Yaw) of the three drive shafts of the simulator are calculated through the derived plane equations and constrained conditions to calculate the stall value of the three drive shafts of the simulator A sea area wave motion simulation system
제1항에 있어서,
상기 시뮬레이터는 실해역에 설치된 등부표와 같은 해양 부유식 구조물의 기울어짐을 모사하기 위한 원판;
상기 원판에 3개의 축으로 높이 조절을 통해 파랑의 움직임을 모사할 수 있도록 원판의 모션을 조정하는 전동 실린더로 구성된 3개의 구동축;
상기 데이터 분석 제어부에서 산출된 스토로크 값을 전송받아 3개의 구동축의 높이를 조정하여 구동을 제어하는 컨트롤러;
상기 원판의 하단에 형성하여 3개의 구동축과 컨트롤러를 내장하는 시뮬레이터 하우징; 으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 실해역 파랑 운동 시뮬레이션 시스템
The method according to claim 1,
The simulator includes a disk for simulating a tilting of a marine floating structure such as a light buoy installed in a sea area;
Three drive shafts constituted by an electric cylinder for adjusting the motion of the disk so as to simulate the motion of the wave through the height adjustment by three axes on the disk;
A controller for receiving the stored value calculated by the data analysis controller and controlling driving by adjusting height of three driving shafts;
A simulator housing formed at a lower end of the disk to incorporate three drive shafts and a controller; Wherein the wave motion simulation system
제5항에 있어서,
상기 시뮬레이터는 전동 실린더로 구성된 3개의 구동축이 구동하여 원판의 파랑 운동 모사 시 각각의 구동축 높이가 다를 경우 원판과 뒤틀림을 방지하기 위해 상기 원판과 구동축을 아이들러 형태로 연결해주는 제1 결합부와, 상기 시뮬레이터 하우징 상단과 구동축을 아이들러 형태로 연결해주는 제2 결합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 실해역 파랑 운동 시뮬레이션 시스템




6. The method of claim 5,
Wherein the simulator includes: a first coupling unit for coupling the disk and the driving shaft in an idle state to prevent distortion of the disk when the driving shafts of the three cylinders constituting the electric cylinder are driven and the heights of the driving shafts of the disk are different, And a second coupling unit connecting the upper end of the simulator housing and the drive shaft in an idler form.




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