KR20180023352A - Apparatus and method for measuring the draught of the vessel based on nmea using sensor network - Google Patents

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KR20180023352A
KR20180023352A KR1020160108515A KR20160108515A KR20180023352A KR 20180023352 A KR20180023352 A KR 20180023352A KR 1020160108515 A KR1020160108515 A KR 1020160108515A KR 20160108515 A KR20160108515 A KR 20160108515A KR 20180023352 A KR20180023352 A KR 20180023352A
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Abstract

A method for measuring a draft of a vessel according to one embodiment of the present invention comprises: a step of measuring the distance from a vessel to the water surface by using each sensor installed at least at one draft measurement point of the vessel; a step of collecting measurement values according to measurement of the distance from the vessel to the water surface through a wireless network in real time; a step of calculating draft values by automatically correcting the collected measurement values according to changes in a surrounding environment; and a step of providing the state of the vessel to display the calculated draft values based on an NMEA protocol on a terminal associated with the vessel.

Description

센서 네트워크를 이용한 NMEA 기반의 선박흘수 측정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MEASURING THE DRAUGHT OF THE VESSEL BASED ON NMEA USING SENSOR NETWORK}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an NMEA-based ship draft measurement apparatus and method using a sensor network,

아래의 설명은 흘수 측정 기술에 관한 것으로, 선박의 흘수를 측정하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
The following description relates to the draft measurement technique and relates to a method and apparatus for measuring the draft of a ship.

선박에 화물을 하역하거나 선적한 화물의 중량을 확인하기 위해서 흘수(Draught)를 측정한다. 흘수란 수중에 떠 있는 물체가 수면에 의해 구분되는 면에서 물체의 가장 깊은 점까지의 수심을 의미할 수 있다. 흘수선 이하의 물체의 용적에 상당하는 물의 무게가 부력이 되며 부력과 물체의 무게 같을 때, 평형 상태를 유지한다. Draft is measured to determine the weight of cargo unloaded or shipped to ship. The draft can mean the depth of the water from the surface where the floating object is separated by the surface to the deepest point of the object. The weight of the water equivalent to the volume of the object below the waterline becomes buoyancy, and when the buoyancy is equal to the weight of the object, the equilibrium state is maintained.

흘수 측정을 통해서 선적 또는 하역 전후의 배수량 차이를 알 수 있을 뿐만 아니라 전체 화물 무게의 변동을 알 수 있기 때문에 선체의 균형을 유지하는데 매우 중요하다. 화물선 등의 대형 선박이 항구에 정박하기 위해서는 입항 전 항구 주변 수역의 조수간만의 차나 파도, 해수, 유동, 수위 등의 각 조건을 측정하고 안전한 입항을 확보하기 위해 밸러스트 탱그에 해수를 주입하거나 배출하는 Ballasting 작업을 통해 선체의 무게중심에 대한 변동을 줄이고 최적화된 흘수를 확보하는 작업이 필수적이다. The draft measurement is very important to maintain the balance of the hull because it can tell the difference of displacement before and after loading or unloading as well as the change of weight of the whole cargo. In order for large ships such as cargo ships to berth in the port, it is necessary to measure seawater conditions such as car, wave, sea water, flow, and water level in the vicinity of the port before the port of entry and inject or discharge seawater into the ballast tanks to ensure safe entry. It is essential to reduce the fluctuation of the center of gravity of the hull by ballasting and to secure the optimized draft.

흘수를 측정함에 있어서, 부두에 접안하지 않고 하역 선적 또는 하역 작업을 하는 경우도 많이 있는데, 이때에 선박용 줄사다리를 선체에 고정시킨 후 항해사가 직접 사다리를 타고 내려가서 육안으로 측정하고 기록 및 확인하는 방식이 있다. 또한, 조선소에서 자체 고안한 측정기기를 이용하여 수동으로 측정한 후 기록 및 확인 하는 방법이 존재한다. In measuring the draft, there are many cases of loading and unloading work without berthing at the pier. At this time, after the vessel ladder is fixed to the hull, the navigator goes down the ladder directly, . In addition, there is a method of manually measuring, recording, and confirming using a self-designed measuring instrument at the shipyard.

현재, 수동적으로 흘수를 측정하는 방식에 의존하기 때문에 눈·비 등 기상이 좋지 않은 환경에서 흘수 측정 중 바다로 추락해 부상 또는 사망에 이르는 사고가 자주 발생한다. 또한, 흘수를 측정하는 장치들은 고정식이거나 카메라 영상에 의존하는 등 장치의 활용도 및 편의성이 떨어져 제품화되어 판매되는데 어려움이 존재한다. At present, depending on the method of measuring the draft manually, accidents occur frequently due to falling into the sea during the measurement of the draft in an environment with poor weather conditions such as snow and rain, leading to injury or death. In addition, devices for measuring the draft have difficulty in being sold as a commercial product due to the lack of utilization and convenience of devices such as fixed type or relying on camera images.

이에 따라 날씨 상황에 따라 실족 또는 미끄러져 부상을 입거나 사망하는 사고까지 이르는 위험요소를 제거하고, 흘수 측정 시간을 단축하여 항해사의 업무 효율을 높일 수 있는 센서 네트워크를 이용한 NMEA 기반의 선박흘수 측정 장치의 개발이 필요하다.
Therefore, NMEA based ship draft measurement system using sensor network which eliminates the risk factors that lead to accidents, slips, injuries or deaths depending on the weather conditions, and shortens the measuring time of the draft to improve the work efficiency of the sailors Is required.

선박의 적어도 하나 이상의 흘수 측정 지점에 설치된 각각의 센서를 이용하여 선상에서 수면까지의 거리를 계측하고, 계측된 측정값을 주변 환경의 변화에 따라 자동으로 보정하여 흘수값을 계산함으로써 상기 선박과 연관된 단말에 선박의 상태를 제공하는 흘수측정 방법 및 장치를 제공할 수 있다.
Measuring the distance from the ship to the surface using at least one of the sensors installed at at least one draft measurement point of the ship and automatically correcting the measured value according to changes in the surrounding environment to calculate the draft value, It is possible to provide a method and an apparatus for measuring a draft to provide a state of a ship to a terminal.

일 실시예에 따르면, 선박흘수 측정 방법은, 선박의 적어도 하나 이상의 흘수 측정 지점에 설치된 각각의 센서를 이용하여 선상에서 수면까지의 거리를 계측하는 단계; 상기 선상에서 수면까지의 거리를 계측함에 따른 측정값들을 무선 네트워크를 통하여 실시간으로 수집하는 단계; 상기 수집된 측정값들을 주변 환경의 변화에 따라 자동으로 보정하여 흘수 값들을 계산하는 단계; 및 NMEA 프로토콜에 기반하여 상기 계산된 흘수 값들을 상기 선박과 연관된 단말에 디스플레이하도록 상기 선박의 상태를 제공하는 단계를 포함할 수 있다.According to one embodiment, a method for measuring a ship draft includes the steps of measuring the distance from a ship to a water surface using each sensor installed at at least one draft measurement point of the ship; Collecting measurement values according to measurement of the distance from the ship to the water surface through a wireless network in real time; Calculating the draft values by automatically correcting the collected measured values according to the change of the surrounding environment; And providing the state of the vessel to display the calculated draft values on a terminal associated with the vessel based on the NMEA protocol.

일측에 따르면, 상기 선박의 적어도 하나 이상의 흘수 측정 지점에 설치된 각각의 센서를 이용하여 선상에서 수면까지의 거리를 계측하는 단계는, 상기 선박의 측면부의 흘수 측정 지점에 6개의 초음파 센서를 설치하고, 상기 6개의 초음파 센서로부터 상기 선상에서 수면까지의 거리를 계측하는 단계를 포함할 수 있다.According to one aspect of the present invention, the step of measuring the distance from the ship to the water surface by using each of the sensors provided at at least one of the draft measurement points of the ship includes installing six ultrasonic sensors at the draft measurement point of the side part of the ship, And measuring the distance from the line to the water surface from the six ultrasonic sensors.

또 다른 일측에 따르면, 상기 선상에서 수면까지의 거리를 계측함에 따른 측정값들을 무선 네트워크를 통하여 실시간으로 수집하는 단계는, 상기 선박에 설치된 적어도 하나 이상의 액세스 포인트(AP)를 기반으로 구축된 무선 네트워크를 통하여 상기 각각의 센서로부터 계측된 측정값들을 획득하는 단계를 포함할 수 있다. According to another aspect of the present invention, the step of collecting, in real-time, the measurement values obtained by measuring the distance from the ship to the water surface through the wireless network may include the steps of: And acquiring measured values from each of the sensors through the sensor.

또 다른 일측에 따르면, 상기 수집된 측정값들을 주변 환경의 변화에 따라 자동으로 보정하여 흘수 값들을 계산하는 단계는, 기 설정된 초기값에 기초하여 상기 측정값들을 감산함으로써 상기 흘수 측정 지점에 따른 흘수 측정값들로 변환하는 단계를 포함할 수 있다. According to another aspect of the present invention, the step of automatically correcting the collected measured values in accordance with a change in the surrounding environment and calculating draft values may include calculating a draft by subtracting the measured values based on a predetermined initial value, Into measurement values.

또 다른 일측에 따르면, 상기 수집된 측정값들을 주변 환경의 변화에 따라 자동으로 보정하여 흘수 값들을 계산하는 단계는, 칼만 필터 알고리즘에 기초하여 상기 수면의 유동적 환경에 따른 실시간으로 측정된 흘수 측정값들이 기 설정된 시간 이전의 흘수 추세값과 연동되어 현재의 흘수 값들을 도출하는 단계를 포함할 수 있다. According to another aspect of the present invention, the step of automatically calculating the draft values by automatically correcting the collected measured values according to a change in the surrounding environment includes calculating a draft value measured in real time according to the fluid environment of the water surface based on the Kalman filter algorithm And deriving the current draft values in conjunction with the draft trend values before a predetermined time.

또 다른 일측에 따르면, 상기 NMEA 프로토콜에 기반하여 상기 계산된 흘수 값들을 상기 선박과 연관된 단말에 디스플레이하도록 상기 선박의 상태를 제공하는 단계는, 상기 NMEA 프로토콜에 기반하여 상기 흘수 값들을 표준화하여 상기 선박과 연관된 단말에 디스플레이하도록 제공하는 단계를 포함할 수 있다. According to another aspect, providing the condition of the vessel to display the calculated draft values on a terminal associated with the vessel based on the NMEA protocol may include standardizing the draft values based on the NMEA protocol, To the terminal associated with the terminal.

또 다른 일측에 따르면, 상기 NMEA 프로토콜에 기반하여 상기 계산된 흘수 값들을 상기 선박과 연관된 단말에 디스플레이하도록 상기 선박의 상태를 제공하는 단계는, 상기 선박과 연관된 단말을 통하여 상기 흘수 값들을 실시간으로 모니터링하도록 제공하고, 상기 선박의 상태에 기초하여 알람 또는 경보를 발생시키는 단계를 포함할 수 있다. According to another aspect, the step of providing the condition of the vessel to display the calculated draft values on a terminal associated with the vessel based on the NMEA protocol may include monitoring the draft values in real time through a terminal associated with the vessel And generating an alarm or an alarm based on the condition of the ship.

일 실시예에 따르면, 선박흘수 측정 장치는, 선박의 적어도 하나 이상의 흘수 측정 지점에 설치된 각각의 센서를 이용하여 선상에서 수면까지의 거리를 계측하는 측정부; 상기 선상에서 수면까지의 거리를 계측함에 따른 측정값들을 무선 네트워크를 통하여 실시간으로 수집하는 수집부; 상기 수집된 측정값들을 주변 환경의 변화에 따라 자동으로 보정하여 흘수 값들을 계산하는 연산부; 및 NMEA 프로토콜에 기반하여 상기 계산된 흘수 값들을 상기 선박과 연관된 단말에 디스플레이하도록 상기 선박의 상태를 제공하는 제공부를 포함할 수 있다.According to one embodiment, the ship draft measuring apparatus includes: a measuring unit for measuring a distance from a ship to a water surface using each sensor installed at at least one draft measurement point of the ship; A collection unit for collecting measurement values according to measurement of the distance from the ship to the water surface through a wireless network in real time; An operation unit for automatically correcting the collected measured values according to a change in the surrounding environment and calculating draft values; And a providing unit for providing the state of the vessel to display the calculated draft values based on the NMEA protocol on a terminal associated with the vessel.

일측에 따르면, 상기 측정부는, 상기 선박의 측면부의 흘수 측정 지점에 6개의 초음파 센서를 설치하고, 상기 6개의 초음파 센서로부터 상기 선상에서 수면까지의 거리를 계측할 수 있다. According to one aspect of the present invention, the measuring unit may be provided with six ultrasonic sensors at the draft measuring point of the side portion of the ship, and may measure the distance from the line to the water surface from the six ultrasonic sensors.

또 다른 일측에 따르면, 상기 수집부는, 상기 선박에 설치된 적어도 하나 이상의 액세스 포인트(AP)를 기반으로 구축된 무선 네트워크를 통하여 상기 각각의 센서로부터 계측된 측정값들을 획득할 수 있다. According to another aspect, the collecting unit can acquire the measured values from the respective sensors via a wireless network built on at least one access point (AP) installed in the ship.

또 다른 일측에 따르면, 상기 연산부는, 기 설정된 초기값에 기초하여 상기 측정값들을 감산함으로써 상기 흘수 측정 지점에 따른 흘수 측정값들로 변환할 수 있다. According to another aspect of the present invention, the operation unit may convert the measured values into draft measurements according to the draft measurement point by subtracting the measured values based on a predetermined initial value.

또 다른 일측에 따르면, 상기 연산부는, 칼만 필터 알고리즘에 기초하여 상기 수면의 유동적 환경에 따른 실시간으로 측정된 흘수 측정값들이 기 설정된 시간 이전의 흘수 추세값과 연동되어 현재의 흘수 값들을 도출할 수 있다. According to another aspect of the present invention, the arithmetic operation unit may calculate the current draft values based on the Kalman filter algorithm and the measured draft values measured in real time according to the fluid environment of the water surface, have.

또 다른 일측에 따르면, 상기 제공부는, 상기 NMEA 프로토콜에 기반하여 상기 흘수 값들을 표준화하여 상기 선박과 연관된 단말에 디스플레이하도록 제공할 수 있다. According to another aspect of the present invention, the providing unit may standardize the draft values based on the NMEA protocol and provide the displayed values to a terminal associated with the ship.

또 다른 일측에 따르면, 상기 제공부는, 상기 선박과 연관된 단말을 통하여 상기 흘수 값들을 실시간으로 모니터링하도록 제공하고, 상기 선박의 상태에 기초하여 알람 또는 경보를 발생시킬 수 있다.
According to another aspect of the present invention, the providing unit may provide the monitoring unit with monitoring the draft values in real time through a terminal associated with the ship, and may generate an alarm or an alarm based on the state of the ship.

일 실시예에 따른 선박흘수 측정 장치는 실시간으로 정밀한 흘수 값들을 측정함으로써 선박의 안전성을 향상시킬 수 있다. 또한, 선박흘수 측정 장치는 흘수값을 자동으로 측정함으로써 안전사고를 방지하고 편의를 증진시킬 수 있다.
The ship draft measuring apparatus according to an embodiment can improve the safety of a ship by measuring precise draft values in real time. In addition, the ship draft gauge can automatically measure the draft value to prevent safety accidents and improve convenience.

도 1은 일 실시예에 따른 선박흘수 측정 장치의 기술 개발 개념도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 선박흘수 측정 장치에서 흘수를 계측하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 선박흘수 측정 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 선박흘수 측정 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 선박흘수 측정 장치의 선박흘수 측정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 선박흘수 측정 장치에서 초음파 센서를 이용하여 거리를 측정하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 선박흘수 측정 장치의 초음파 센서 모듈을 설명하기 위한 구조도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 선박흘수 측정 장치의 NMEA 프로토콜을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 선박흘수 측정 장치에서 칼만 필터 알고리즘을 적용하여 흘수 측정값들을 보정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 선박흘수 측정 장치에서 선박의 상태를 제공하는 예를 설명하기 위한 도면이다.
1 is a conceptual development view of a ship draft measurement apparatus according to an embodiment.
2 is a view for explaining a method of measuring a draft in a ship draft measuring apparatus according to an embodiment.
3 is a view for explaining the operation of a ship draft measuring apparatus according to an embodiment.
4 is a block diagram for explaining a configuration of a ship draft measurement apparatus according to an embodiment.
5 is a flowchart illustrating a method of measuring a ship draft of a ship draft measurement apparatus according to an embodiment.
6 is a view for explaining a principle of measuring a distance using an ultrasonic sensor in a ship draft measuring apparatus according to an embodiment.
7 is a structural view for explaining an ultrasonic sensor module of a ship draft measurement apparatus according to an embodiment.
8 is a diagram for explaining the NMEA protocol of the ship draft measurement apparatus according to an embodiment.
9 is a view for explaining a method of correcting draft measurement values by applying a Kalman filter algorithm in a ship draft measurement apparatus according to an embodiment.
10 is a view for explaining an example of providing a ship condition in a ship draft measuring apparatus according to an embodiment.

이하, 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 일 실시예에 따른 선박흘수 측정 장치의 기술 개발 개념도이다.1 is a conceptual development view of a ship draft measurement apparatus according to an embodiment.

센서 모듈(110)을 통하여 선상에서 수면까지의 거리를 계측함에 따른 측정값들을 무선 통신(예를 들면, AP WiFi)(120)을 통하여 선박흘수 측정 장치(서버)로 전달할 수 있다. 선박흘수 측정 장치는 측정값들을 수집함에 따라 칼만 필터 알고리즘에 기초하여 흘수 값들을 계산하고, 선박과 연관된 단말에서 NMEA 프로토콜에 기반하여 계산된 흘수 값들을 모니터링(130)할 수 있도록 제공할 수 있다. (AP WiFi) 120 to the ship draft measuring device (server) through the sensor module 110. The measured values may be transmitted to the ship's draft measuring device (server) through wireless communication (for example, AP WiFi) The vessel draft measuring device can calculate the draft values based on the Kalman filter algorithm as the measurements are collected and provide the monitored draft values 130 based on the NMEA protocol at the terminal associated with the vessel.

도 3은 일 실시예에 따른 선박흘수 측정 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 3 is a view for explaining the operation of a ship draft measuring apparatus according to an embodiment.

선박의 흘수 측정 지점에 각각의 초음파 센서(311)가 설치될 수 있다. 예를 들면, 선박의 측면부의 흘수 측정 지점에 6개의 초음파 센서(311)를 설치함으로써 선상에서 수면까지의 거리를 계측할 수 있다. 도 2를 참고하면, 흘수를 계측하는 방법을 설명하기 위한 도면으로, 선박(200)에서 흘수를 측정하기 위하여 흘수 측정 지점(210)을 선박의 측면부의 표준 6개소에 동시에 설치하여 선상에서 수면까지의 거리를 계측하도록 제공할 수 있다. 이때, 설치된 흘수 측정 지점(210)에 각각의 센서 모듈을 장착할 수 있다. 예를 들면, 선박(200)의 흘수 측정 지점(210)에 센서 모듈을 장착하기 위하여 흘수측정 센서 지지대가 설치될 수 있다. 흘수측정 센서 지지대는 대형선박에 적용 가능한 구조로, 선박의 가장자리 가이드부(철제 부분)의 규격에 맞게 설치가 가능하도록 해야 하며, 탈부착이 용이하도록 볼트/너트를 이용한 고정 및 제거가 이루어질 수 있도록 견고한 구조로 제작될 수 있다. Each ultrasonic sensor 311 may be installed at the draft of the ship. For example, by providing six ultrasonic sensors 311 at the draft measuring point of the side portion of the ship, the distance from the ship to the water surface can be measured. 2 is a view for explaining a method of measuring a draft. In order to measure the draft in the ship 200, a draft measuring point 210 is installed at six standard positions of a side part of the ship, Can be provided. At this time, the respective sensor modules can be mounted on the installed draft measuring point 210. For example, a draft measurement sensor support may be installed to mount the sensor module to the draft measurement point 210 of the vessel 200. The draft sensor supports are applicable to large ships and should be installed in accordance with the standard of the edge guide (steel part) of the ship. It should be rigid enough to be fixed and removed with bolts / nuts for easy detachment. Structure.

더욱 상세하게는, 흘수측정 센서 지지대는 브라켓 지지대, 센서 고정부, 선체 고정부, 디바이스장치 고정부를 포함할 수 있다. 이때, 운항시 선박 선체의 유동이 심해 설치된 센서의 손상을 방지하기 위한 완충장치(예를 들면, 후랜지 고무바킹)가 모든 결합부에 부착될 수 있다.More particularly, the draft measurement sensor support may include a bracket support, a sensor fixture, a hull fixture, and a device fixture. At this time, a shock absorber (for example, flanged rubber barring) for preventing the damage of the sensor installed on the ship hull due to the operation of the ship may be attached to all the joints.

6개의 초음파 센서(311)로부터 동시에 선상에서 수면까지의 거리가 계측될 수 있다. 선상에서 수면까지의 거리를 계측함에 따라 각각의 흘수 측정 지점에 6개의 측정값이 도출될 수 있다. 이때, 측정 방식에 따라 고정식 또는 이동식으로 선상에서 수면까지의 거리가 측정될 수 있다. The distance from the line to the water surface can be measured from the six ultrasonic sensors 311 at the same time. By measuring the distance from the ship to the water, six measurements can be derived at each draft measurement point. At this time, the distance from the ship to the water surface can be measured in a fixed or mobile manner depending on the measurement method.

초음파 센서(311)로부터 선상에서 수면까지의 거리를 계측함에 따른 측정값들을 네트워크(320)를 통하여 선박흘수 측정 장치(300)로 전달할 수 있다. 초음파 센서(311)로부터 계측된 측정값들이 무선 통신(321)(예를 들면, AP Wi-Fi) 환경에서 네트워크(320)를 통하여 선박흘수 측정 장치(300)로 전달될 수 있다. 예를 들면, 선박(310)에 4개의 액세스 포인트(AP)가 구축되어 있을 수 있다. 선박흘수 측정 장치(300)는 선박에 설치된 적어도 하나의 액세스 포인트를 기반으로 구축된 무선 네트워크를 통하여 측정값들을 실시간으로 수집할 수 있다. The ultrasonic sensor 311 can measure the distance from the line to the water surface and transmit the measured values to the ship draft measuring apparatus 300 through the network 320. [ The measured values measured from the ultrasonic sensor 311 may be transmitted to the ship draft measurement apparatus 300 through the network 320 in the wireless communication 321 (e.g., AP Wi-Fi) environment. For example, four access points (APs) may be built in the ship 310. [ The ship draft measuring device 300 can collect measured values in real time through a wireless network built on at least one access point installed on the ship.

선박흘수 측정 장치(300)는 수집된 측정값들을 주변 환경의 변화에 따라 자동으로 보정하여 흘수 값들을 계산할 수 있다. 선박흘수 측정 장치(300)는 기 설정된 초기값에 기초하여 측정값들을 감산함으로써 흘수 측정 지점에 따른 흘수 측정값들로 변환할 수 있다. 예를 들면, 기 설정된 초기값이 15m이고, 측정값이 5m라면, 흘수 측정값은 10m임을 알 수 있다. 선박흘수 측정 장치(300)는 칼만 필터 알고리즘에 기초하여 수면의 유동적 환경에 따른 실시간으로 측정된 흘수 측정값들이 기 설정된 시간 이전의 흘수 추세값과 연동되어 현재의 흘수 값들을 도출할 수 있다. The ship draft measuring device 300 can automatically calculate the draft values by correcting the collected measured values according to the change of the surrounding environment. The ship draft measuring device 300 may convert the measured values to draft values according to the draft measurement point by subtracting the measured values based on a predetermined initial value. For example, if the preset initial value is 15m and the measured value is 5m, the draft value is 10m. The ship draft measuring apparatus 300 can derive the current draft values by interfacing with the draft trend values measured in real time according to the fluid environment of the water surface based on the Kalman filter algorithm before the preset time.

선박흘수 측정 장치(300)는 NMEA 프로토콜에 기반하여 계산된 흘수 값들을 선박과 관련된 단말(330)에 디스플레이하도록 선박의 상태를 제공할 수 있다. 선박흘수 측정 장치(300)는 NMEA 프로토콜에 기반하여 흘수 값들을 표준화하여 선박과 연관된 단말(300)에 디스플레이하도록 제공할 수 있다. 또한, 선박흘수 측정 장치(300)는 선박과 연관된 단말을 통하여 흘수 값들을 실시간으로 모니터링하도록 제공하고, 선박의 상태에 기초하여 알람 또는 경보를 발생시킬 수 있다.The vessel draft measuring device 300 may provide the ship's state to display the calculated draft values based on the NMEA protocol on the terminal 330 associated with the vessel. The ship draft measuring apparatus 300 may standardize the draft values based on the NMEA protocol and provide it to the terminal 300 associated with the vessel for display. The ship draft measuring device 300 also provides for monitoring the draft values in real time via the terminal associated with the vessel and can generate alarms or alarms based on the condition of the vessel.

도 4는 일 실시예에 따른 선박흘수 측정 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이고, 도 5는 일 실시예에 따른 선박흘수 측정 장치의 선박흘수 측정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.FIG. 4 is a block diagram for explaining a configuration of a ship draft measuring apparatus according to an embodiment, and FIG. 5 is a flowchart for explaining a ship draft measurement method of a ship draft measuring apparatus according to an embodiment.

선박흘수에 포함된 프로세서(400)는 프로세서(400)는 측정부(410), 수집부(420), 연산부(430) 및 제공부(440)를 포함할 수 있다. 이러한 프로세서(400) 및 프로세서(400)의 구성요소들은 도 5의 선박흘수 측정 방법이 포함하는 단계들(510 내지 540)을 수행하도록 선박흘수 측정 장치를 제어할 수 있다. 이때, 프로세서(400) 및 프로세서(400)의 구성요소들은 메모리가 포함하는 운영체제의 코드와 적어도 하나의 프로그램의 코드에 따른 명령(instruction)을 실행하도록 구현될 수 있다. 여기서, 프로세서(400)의 구성요소들은 선박흘수 측정 장치(100)에 저장된 프로그램 코드가 제공하는 제어 명령에 따라 프로세서(400)에 의해 수행되는 서로 다른 기능들(different functions)의 표현들일 수 있다. The processor 400 included in the ship draft may include a measuring unit 410, a collecting unit 420, a calculating unit 430, and a supplying unit 440. The processor 400 and the components of the processor 400 may control the vessel draft measuring device to perform the steps 510 to 540 included in the ship draft measurement method of FIG. At this time, the components of the processor 400 and the processor 400 may be implemented to execute an instruction according to code of an operating system and code of at least one program included in the memory. Here, the components of the processor 400 may be representations of different functions performed by the processor 400 in accordance with control commands provided by the program code stored in the vessel draft measurement apparatus 100. [

단계(510)에서 측정부(410)는 선박의 적어도 하나 이상의 흘수 측정 지점에 설치된 각각의 센서를 이용하여 선상에서 수면까지의 거리를 계측할 수 있다. 측정부(410)는 선박의 측면부의 흘수 측정 지점에 6개의 초음파 센서를 설치하고, 6개의 초음파 센서로부터 선상에서 수면까지의 거리를 계측할 수 있다. In step 510, the measuring unit 410 can measure the distance from the ship to the water surface by using each sensor installed at at least one of the draft measurement points of the ship. The measuring unit 410 may be provided with six ultrasonic sensors at the draft measuring point of the side part of the ship and can measure the distance from the line to the water surface from the six ultrasonic sensors.

단계(520)에서 수집부(420)는 선상에서 수면까지의 거리를 계측함에 따른 측정값들을 무선 네트워크를 통하여 실시간으로 수집할 수 있다. 수집부(420)는 선상에 설치된 적어도 하나 이상의 액세스 포인트(AP)를 기반으로 구축된 무선 네트워크를 통하여 각각의 센서로부터 계측된 측정값들을 획득할 수 있다. In step 520, the collecting unit 420 may collect measurement values according to the measurement of the distance from the ship to the water surface through the wireless network in real time. The collecting unit 420 may acquire the measured values from the respective sensors through the wireless network built on the at least one access point (AP) installed on the ship.

단계(530)에서 연산부(430)는 수집된 측정값들을 주변 환경의 변화에 따라 자동으로 보정하여 흘수 값들을 계산할 수 있다. 연산부(430)는 기 설정된 초기값에 기초하여 측정값들을 감산함으로써 흘수 측정 지점에 따른 흘수 측정값들로 변환할 수 있다. 연산부(430)는 칼만 필터 알고리즘에 기초하여 수면의 유동적 환경에 따른 실시간으로 측정된 흘수 측정값들이 기 설정된 시간 이전의 흘수 추세값과 연동되어 현재의 흘수 값들을 도출할 수 있다. In operation 530, the operation unit 430 may calculate the draft values by automatically correcting the collected measured values according to changes in the surrounding environment. The operation unit 430 may convert the measured values to draft values according to the draft measurement point by subtracting the measured values based on a predetermined initial value. The arithmetic operation unit 430 can derive the current draft values based on the Kalman filter algorithm and the measured draft values measured in real time according to the fluid environment of the surface of the water in conjunction with the draft trend values before the predetermined time.

단계(540)에서 제공부(440)는 NMEA 프로토콜에 기반하여 계산된 흘수 값들을 선박과 연관된 단말에 디스플레이하도록 선박의 상태를 제공할 수 있다. 제공부(440)는 NMEA 프로토콜에 기반하여 흘수 값들을 표준화하여 선박과 연관된 단말에 디스플레이하도록 제공할 수 있다. 제공부(440)는 선박과 연관된 단말을 통하여 흘수 값들을 실시간으로 모니터링하도록 제공하고, 선박의 상태에 기초하여 알람 또는 경보를 발생시킬 수 있다. In step 540, the providing unit 440 may provide the status of the vessel to display the calculated draft values based on the NMEA protocol to the terminal associated with the vessel. The maintainer 440 may standardize the draft values based on the NMEA protocol and provide the displayed values to the terminal associated with the vessel. The feeder 440 may provide for monitoring the draft values in real time via the terminal associated with the vessel and may generate an alarm or alarm based on the condition of the vessel.

도 6은 일 실시예에 따른 선박흘수 측정 장치에서 초음파 센서를 이용하여 거리를 측정하는 원리를 설명하기 위한 도면이다. 6 is a view for explaining a principle of measuring a distance using an ultrasonic sensor in a ship draft measuring apparatus according to an embodiment.

초음파 센서를 이용하여 선상에서 수면까지의 거리를 계측할 수 있다. 이때, 초음파 센서는 초음파를 발생시키는 스피커(610) 및 초음파를 수신하는 마이크(620)를 포함할 수 있다. 초음파 센서에서 신호(소리, 초음파)가 방사되면 대상물(예를 들면, 수면)에 부딪혀 돌아온 에코 신호로부터의 시간차를 기반으로 거리를 산출할 수 있다. 이때, 일정한 시간의 간격을 두고 짧은 공진 주파수를 방사하고 공진 주파수가 대기 안에서 소리의 속도로 전파될 수 있다. The distance from the ship to the water surface can be measured using an ultrasonic sensor. At this time, the ultrasonic sensor may include a speaker 610 for generating ultrasonic waves and a microphone 620 for receiving ultrasonic waves. When a signal (sound, ultrasonic wave) is emitted from the ultrasonic sensor, it is possible to calculate the distance based on the time difference from the echo signal returned from the object (for example, the water surface). At this time, a short resonance frequency is emitted at a predetermined time interval, and the resonance frequency can be propagated at the speed of sound in the atmosphere.

도 7은 일 실시예에 따른 선박흘수 측정 장치의 초음파 센서 모듈을 설명하기 위한 구조도이다. 7 is a structural view for explaining an ultrasonic sensor module of a ship draft measurement apparatus according to an embodiment.

선박흘수 측정 장치는 선상에서 수면까지의 거리를 계측하여 흘수를 측정하기 위한 초음파 센서 모듈(700)을 포함할 수 있다. 이때, 초음파 센서 모듈(700)은 배터리, 무선통신 모듈, 센서 컨트롤 및 DAQ 보드, 초음파 센서(발신부) 및 초음파 센서(수신부)를 포함할 수 있다. The ship draft measuring apparatus may include an ultrasonic sensor module 700 for measuring a distance from a ship to a water surface to measure the draft. At this time, the ultrasonic sensor module 700 may include a battery, a wireless communication module, a sensor control and DAQ board, an ultrasonic sensor (transmitter), and an ultrasonic sensor (receiver).

초음파 센서 모듈(700)에서 무선통신 모듈은 선박에서 수면까지의 거리를 계측한 측정값을 시리얼 포트를 통해 서버로 전송할 수 있도록 제공한다. 이때, 무선이나 유선 등으로 데이터를 전송할 수 있으나 무선 통신을 예를 들어 설명하기로 한다. 무선통신 모듈은 WiFi 표준 802.11b/g/n 규격에 준하는 2.4GHz 통신 기준을 만족하기 위하여 Antenna 부와 임피던스 매칭을 통한 최적의 송·수신 성능을 구현할 수 있다. 특히, 무선 랜 통신에 중요한 기능을 하는 Antenna의 종류로서 Dipole, Cable, Chip이 있는데 제품 성능과 상품에 적합한 Antenna를 선택할 수 있다. 10/100 Fast Ethernet MAC, PHY를 구현하고, WiFi/Ethernet 통신을 위한 TCP Server, TCP Client, UDP, DHCP, DNS등을 지원 하도록 구현할 수 있다. 또한, 저 전력통신을 위한 Wake-up 기능을 구현할 수 있다. In the ultrasonic sensor module 700, the wireless communication module provides a measurement value measured from the ship to the water surface to be transmitted to the server through the serial port. At this time, although data can be transmitted to a wireless or wired network, wireless communication will be described as an example. In order to satisfy 2.4GHz communication standard conforming to WiFi standard 802.11b / g / n standard, wireless communication module can realize optimal transmission and reception performance through antenna matching and impedance matching. Especially, there are Dipole, Cable, and Chip as an antenna type that plays an important role in wireless LAN communication, so you can choose an antenna suitable for product performance and product. 10/100 Fast Ethernet MAC and PHY, and supports TCP Server, TCP Client, UDP, DHCP, DNS for WiFi / Ethernet communication. In addition, a wake-up function for low-power communication can be implemented.

이때, 초음파 센서 모듈(700)을 해수면 위에 정박 또는 항해중인 선박 위에서 계측하기 대문에 외부 환경으로부터 기자재를 보호하기 위하여 모듈 내부에 모든 구성품들을 집중시켜 일체화 형상으로 구성할 수 있다. At this time, the ultrasound sensor module 700 is mounted on the sea surface above the sea surface or is being sailed. In order to protect the equipment from the external environment, all the components can be concentrated into an integrated structure.

선박흘수 측정 장치는 선상에서 수면까지의 거리를 계측함에 따른 측정값들을 유/무선 통신을 통하여 실시간으로 수집할 수 있다. 선박흘수 측정 장치는 RSC-485 to RSC232 Converter를 포함하는 시리얼 통신 모듈을 포함할 수 있다. 이때, 시리얼 통신 모듈을 저전력 802.11b/g/n 시리얼 통신(RSC-485)의 WiFi 동글을 제작하고, UART 등 직렬 유선통신 신호를 IEEE 802.11 b/g/n 무선랜 프로토콜로 변환시킬 수 있다. 이때, 게이트웨이 동글 기능으로 시리얼 인터페이스를 가진 초음파 센서 모듈과 연결하여 계측된 측정값들을 선박의 브리지 상황실의 서버로 전송할 수 있다. 또한, 와이파이 모듈 설정은 AT Command로 시리얼 통신 속도는 9600bps로 설정될 수 있다. 이때, AT 명령어는 문자열 기반으로 데이터를 처리하기 때문에 Carriage Return (ASCII Code 0x0D)는 전송하지 않으며, 시리얼 통신으로 입력되는 데이터를 그대로 전송할 때는 transparent data mode로 변경한다. 무선 접속 및 소켓 연결이 완료된 뒤에 AT+EXIT 명령어를 통해 transparent data mode로 진입이 가능하고 다시 Command mode로 돌아갈 때 +++ 명령을 입력한다. 부팅 직후 별도의 조작이나 설정없이 저장되어 있는 설정값으로 무선 접속과 소켓 연결이 가능하도록 구현할 수 있다(auto connection mode).The vessel draft measuring device can collect measured values in real time through wired / wireless communication by measuring the distance from the ship to the water surface. The ship draft measuring device may include a serial communication module including RSC-485 to RSC232 Converter. At this time, the serial communication module can produce WiFi dongle of low power 802.11b / g / n serial communication (RSC-485) and convert serial wired communication signal such as UART to IEEE 802.11 b / g / n wireless LAN protocol. At this time, the gateway dongle function can be connected to the ultrasonic sensor module having the serial interface, and the measured values can be transmitted to the server of the ship's bridge situation room. In addition, the serial communication speed can be set to 9600 bps with the AT command in the WiFi module setting. At this time, Carriage Return (ASCII Code 0x0D) is not transmitted because the AT command processes data based on a character string. When data to be input through serial communication is directly transmitted, it is changed to transparent data mode. After completing the wireless connection and socket connection, you can enter into transparent data mode by AT + EXIT command and enter +++ command when returning to command mode. It can be configured to enable wireless connection and socket connection with the setting value saved without any operation or setting immediately after booting (auto connection mode).

또한, 선박흘수 측정 장치에 NMEA 0183, 2000 Protocol Format이 설계될 수 있다. NMEA라고 주로 불리는 NMEA 0183 프로토콜은 시간, 위치, 방위 등의 정보를 전송하기 위한 규격이다. NMEA 0183 프로토콜은 미국의 The National Marine Electronics Association에서 정의되었으며, 사용되는 데이터들은 주로 자이로컴퍼스, GPS, 나침반, 관성항법장치(INS) 등이 있다. NMEA 0183 프로토콜은 ASCII와 직렬 방식의 통신을 사용을 하며, 해당 데이터는 DDS 를 통해 처리 및 관리가 가능하다.In addition, the NMEA 0183, 2000 Protocol Format can be designed for ship draft measurement devices. The NMEA 0183 protocol, which is often referred to as NMEA, is a standard for transmitting information such as time, location, and orientation. The NMEA 0183 protocol is defined by The National Marine Electronics Association in the United States. The data used are mainly gyro compass, GPS, compass, and inertial navigation system (INS). The NMEA 0183 protocol uses ASCII and serial communication, and the data can be processed and managed through DDS.

NMEA 0183 Protocol Format은 모두 0x20 ~ 0x7E와 0x0D(CR), 0x0A(LF) 2개의 ASCII 코드들 사용하고 있고, 모든 문장은 '$' 또는 '!'로 시작하고, CR/LF로 끝나며, 최소 길이는 14Byte, 최대 길이는 82 Byte이다. 마지막 CR/LF 직전에 2Byte의 오류검사(Checksum)가 있으며, 그 앞에 *를 사용하여 Checksum 필드를 구분한다. 기본적으로 9,600bps, 8bit, No parity, 1 Stop bit를 사용한다(115,200bps 적용 가능).The NMEA 0183 Protocol Format uses two ASCII codes 0x20 to 0x7E, 0x0D (CR), and 0x0A (LF), all sentences begin with '$' or '!', End with CR / LF, Is 14 bytes, and the maximum length is 82 bytes. Just before the last CR / LF, there is a 2-byte error check (checksum) followed by an asterisk (*) to separate the Checksum field. Basically 9,600bps, 8bit, No parity, 1 stop bit is used (115,200bps is applicable).

Figure pat00001
Figure pat00001

선박흘수 측정 장치는 NMEA 프로토콜에 기반하여 흘수 값들을 표준화하여 선박과 연관된 단말에 디스플레이하도록 제공할 수 있다. 이때, 선박의 흘수 값들을 필요로 하는 장비에 따라 요구되는 매개 인자 값을 파악하고, 포맷 안에 필요한 모든 데이터를 포함하되 속도, 트래픽량을 고려하여 필드를 구성할 수 있다. 기본적인 오류검사를 비롯한 형식을 유지하되, 필요에 따라 숫자 외에 알파벳, 특수 문자 등을 포함할 수 있도록 하였다. The ship draft measurement device can standardize the draft values based on the NMEA protocol and provide for display on the terminal associated with the vessel. At this time, it is possible to determine the required parameter values according to the equipment requiring the draft values of the ship, and to configure the fields by considering all the necessary data in the format, considering speed and traffic amount. It keeps the format including basic error checking, but it can include alphanumeric characters and special characters in addition to the numbers as needed.

Figure pat00002
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여기서, $는 시작식별자, DRAFT는 선박흘수 식별자, Data는 계측 및 보정된 일자(YYYYMMDD), Time은 계측 및 보정된 시간(hh:mm:ss), Value은 보정된 흘수 값(mm)(ddddddd), Mode는 적용 방식(A: 연속적평균값, B:로우패스필터, C: 칼만필터, D: 확장칼만필터)을 포함할 수 있다. In this case, $ is the start identifier, DRAFT is the ship draft identifier, Data is the measured and corrected date (YYYYMMDD), Time is the measured and corrected time (hh: mm: ss), Value is the corrected draft value (mm) (ddddddd ), Mode can include the applicable method (A: continuous average value, B: low pass filter, C: Kalman filter, D: extended Kalman filter).

도 8을 참고하면, NMEA 포트의 접속 규격을 설명하기 위한 도면으로, 흘수계측 단말기의 출력(OUTPUT) 포트의 인터페이스를 설명하기로 한다. NMEA 0183 케이블은 신호 A와 신호 B 그리고 실드된 트위스트 페어 케이블을 사용한다. NMEA 0183 표준은 하드웨어인 전기적인 사양과 데이터 포맷으로 구성된다. 이때, 전기적안 규격은 Talker(송신 장비)와 Listener(수신 장비) 간 1대1 시리얼 통신을 지원하는 단방향 통신이다. Talker(송신 장비)는 RS422 표준을 사용하고, Listener(수신 장비)는 포토커플러에 의한 DC 절연(Galvanic Isolation)을 요구하고 있으며, 이것은 장비간의 전위차, 서지(Surge) 전압 및 잡음 등으로부터 회로를 보호하고 정확한 데이터를 수신할 수 있게 한다. Referring to FIG. 8, the interface of the output port of the draft measuring terminal will be described for explaining the connection standard of the NMEA port. The NMEA 0183 cable uses signals A and B and a shielded twisted-pair cable. The NMEA 0183 standard consists of hardware electrical specifications and data formats. At this time, the electric eye standard is one-way communication supporting one-to-one serial communication between Talker (transmission equipment) and Listener (receiving equipment). The Talker uses the RS422 standard and the Listener requires galvanic isolation by photocouplers which protects the circuit from potential differences, surge voltage and noise between the devices. And receive accurate data.

선박 장비의 인터페이스의 표준 전송은 38,400bps의 속도, 1:1 또는 1:n방식의 단방향 시리얼 데이터 통신이다. 연결 신호선인 A와 B 그리고 Talker와 Listeners 들의 Ground 전위차를 일치시키기 위한 C(송신측 회로 장애 예방을 위해 필요) 그리고 실드(송신측에만 연결)로 구성될 수 있다. Talker Drive(송신 회로)와 Listener Receive(수신 회로)는 최소 ITU-T V.11 (EIA-422) 규격을 따라야 한다. 터미네이터 저항은 사용될 수 있으나, 단자 A, B, C는 주 회로와 선박의 Ground 및 전원으로부터 DC적으로 절연되어야 한다.The standard transmission of the interface of the ship equipment is a one-way serial data communication with a speed of 38,400 bps, 1: 1 or 1: n. The connection signal lines A and B and C to match the ground potential difference between Talker and Listeners (to prevent transmission circuit failure) and the shield (to connect only to the transmitting side). The Talker Drive and Listener Receive must conform to the minimum ITU-T V.11 (EIA-422) standard. Terminator resistors can be used, but terminals A, B, and C must be DC-isolated from the main circuit and the ship's ground and power source.

도 9는 일 실시예에 따른 선박흘수 측정 장치에서 칼만 필터 알고리즘을 적용하여 흘수 측정값들을 보정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 9 is a view for explaining a method of correcting draft measurement values by applying a Kalman filter algorithm in a ship draft measurement apparatus according to an embodiment.

선박흘수 측정 장치는 수집된 측정값들을 주변 환경의 변화에 따라 자동으로 보정하여 흘수 값들을 계산할 수 있다. 선박흘수 측정 장치는 수면의 유동적 환경(예를 들면, 파도 등)에 따라 가변적인 측정값을 보정하기 위하여 평균필터, 칼만 필터, 최소자승법 등을 적용할 수 있다. The vessel draft measuring device can calculate the draft values by automatically correcting the collected measured values according to the changes of the surrounding environment. The vessel draft measuring apparatus can apply an average filter, a Kalman filter, a least squares method, etc. to correct a variable measurement value according to the fluid environment of a water surface (for example, waves, etc.).

선박흘수 측정 장치는 칼만 필터 알고리즘에 기초하여 수면의 유동적 환경에 따라 실시간으로 측정된 흘수 측정값들을 기 설정된 시간 이전의 흘수 추세값과 연동시켜 보다 정확한 현재의 흘수 값들을 도출할 수 있다. The ship draft measuring apparatus can derive more accurate current draft values by linking the measured draft values measured in real time with the draft trend values before a predetermined time according to the fluid environment of the water based on the Kalman filter algorithm.

칼만 필터 알고리즘은 순환적 선형구조를 가지고 있고, 알고리즘이 단순하고 수렴성이 좋으며, 이전의 스펙트럼 분석 방식에서 벗어나 시간 영역에서 직접적인 처리가 가능하다. The Kalman filter algorithm has a cyclic linear structure, the algorithm is simple and good in convergence, and can be processed directly in the time domain from the previous spectrum analysis method.

칼만 필터 알고리즘으로서 Extended Kalman Filter(EKF)가 많이 사용되며 선형화 칼만필터(Linearized KF)와 유사하나 선형화하는 기준점을 계속 갱신해 나간다는 특징을 가지고 있다. The Extended Kalman Filter (EKF) is often used as the Kalman filter algorithm and is similar to the Linearized Kalman Filter (Linearized KF), but it has the feature of continuously updating the linearization reference point.

칼만 필터 알고리즘은 예측단계 및 교정 단계를 반복 수행한다. 이때, 칼만 필터 알고리즘은 상태 추정(x), 추정에 대한 에러변화(P)를 예측하는 예측단계, 칼만게인값 추정(K), 상태관측에 의한 새로운 상태추정 및 새로운 상태추정에 의한 에러변화를 교정하는 교정단계를 포함할 수 있다. The Kalman filter algorithm repeats the prediction and calibration steps. At this time, the Kalman filter algorithm can be classified into a state estimation (x), a prediction step for predicting an error change (P) for estimation, a Kalman gain value estimation (K), a new state estimation by state observation, Calibration steps may be included.

칼만 필터 알고리즘은 흘수값을 측정함에 있어서 측정잡음이 측정노이즈(Measurement Noise)로 나타나 예측에 항상 오차를 보이는데 이것을 Process noise라 하며, 이 프로세스 노이즈(예측 오차분)과 측정노이즈(실측 잡음분)을 공분산을 이용하여 가중치 처리를 할 수 있다. Process Noise가 Measurement Noise보다 분산이 크다면 Measurement에 더 큰 가중치가 곱해지며, Process Noise가 Measurement Noise보다 분산이 작다면 모델을 이용한 예측 값에 더 큰 가중치가 곱해져 업데이트 되는 구조로 작동될 수 있다. In the Kalman filter algorithm, the measurement noise is represented as a measurement noise in measurement of the draft value, which is always referred to as process noise. This process noise is referred to as process noise, and the process noise (for prediction error) and the measurement noise Weights can be processed using covariance. If the process noise is more dispersed than the measurement noise, the measurement is multiplied by a larger weight. If the process noise is less dispersed than the measurement noise, the predicted value using the model may be multiplied by a larger weight value and updated.

칼만 필터 알고리즘은 변하지 않는 행렬값과 초기값을 가지고 예측루틴의 값을 구하게 되며, 이후 이 값을 이용하여 Kalman Gain과 측정값 Z를 이용하여 다음 예측치를 보정하고 Process Noise 분산을 보정한다. 칼만 필터 알고리즘은 이러한 과정을 반복하여 동작하게 되며, 예측 단계 및 교정 단계의 두 과정으로 분리가 가능하다. The Kalman filter algorithm uses the unchanged matrix value and the initial value to obtain the value of the prediction routine. Then, using this value, the Kalman gain and the measured value Z are used to correct the next prediction and correct the process noise variance. The Kalman filter algorithm operates by repeating this process, and it can be separated into two processes, a prediction step and a calibration step.

도 10은 일 실시예에 따른 선박흘수 측정 장치에서 선박의 상태를 제공하는 예를 설명하기 위한 도면이다. 10 is a view for explaining an example of providing a ship condition in a ship draft measuring apparatus according to an embodiment.

선박흘수 측정 장치는 NMEA 프로토콜에 기반하여 계산된 흘수 값들을 선박과 연관된 단말에 디스플레이하도록 선박의 상태를 제공할 수 있다. 선박흘수 측정 장치는 NMEA 프로토콜에 기반하여 흘수 값들을 표준화하여 선박과 연관된 단말에 디스플레이하도록 제공할 수 있다.The vessel draft measuring device can provide the condition of the vessel to display calculated draft values based on the NMEA protocol on the terminal associated with the vessel. The ship draft measurement device can standardize the draft values based on the NMEA protocol and provide for display on the terminal associated with the vessel.

이때, 선박과 연관된 단말(1000)에 선박의 상태를 디스플레이하기 위하여 앱(App)이 설치되어 구동될 수 있다. 선박흘수 측정 장치는 앱을 통하여 데이터 통신 매체 기능을 구현할 수 있고, 선박과 연관된 단말(1000)에서 흘수 값들을 실시간으로 모니터링하도록 제공할 수 있다. 예를 들면, 선박흘수 측정 장치는 선박의 흘수 측정값들 및 칼만필터를 통하여 보정된 흘수 값들을 디스플레이할 수 있다. At this time, an app may be installed and operated to display the state of the ship on the terminal 1000 associated with the ship. The vessel draft measuring device can implement a data communication medium function through the app and can provide the draft values at the terminal 1000 associated with the vessel for monitoring in real time. For example, the ship draft measuring device can display the draft values of the ship and the draft values corrected through the Kalman filter.

더 나아가, 선박흘수 측정 장치는 선박과 연관된 단말(1000)에 선박의 상태에 기초하여 알람 또는 경보를 발생시킬 수 있다. Further, the ship draft measuring apparatus can generate an alarm or an alarm on the terminal 1000 associated with the vessel, based on the condition of the vessel.

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The apparatus described above may be implemented as a hardware component, a software component, and / or a combination of hardware components and software components. For example, the apparatus and components described in the embodiments may be implemented within a computer system, such as, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable gate array (FPGA) , A programmable logic unit (PLU), a microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. The processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of the software. For ease of understanding, the processing apparatus may be described as being used singly, but those skilled in the art will recognize that the processing apparatus may have a plurality of processing elements and / As shown in FIG. For example, the processing unit may comprise a plurality of processors or one processor and one controller. Other processing configurations are also possible, such as a parallel processor.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of the foregoing, and may be configured to configure the processing device to operate as desired or to process it collectively or collectively Device can be commanded. The software and / or data may be in the form of any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage media, or device , Or may be permanently or temporarily embodied in a transmitted signal wave. The software may be distributed over a networked computer system and stored or executed in a distributed manner. The software and data may be stored on one or more computer readable recording media.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to an embodiment may be implemented in the form of a program command that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions to be recorded on the medium may be those specially designed and configured for the embodiments or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. For example, it is to be understood that the techniques described may be performed in a different order than the described methods, and / or that components of the described systems, structures, devices, circuits, Lt; / RTI > or equivalents, even if it is replaced or replaced.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

Claims (14)

선박흘수 측정 방법에 있어서,
선박의 적어도 하나 이상의 흘수 측정 지점에 설치된 각각의 센서를 이용하여 선상에서 수면까지의 거리를 계측하는 단계;
상기 선상에서 수면까지의 거리를 계측함에 따른 측정값들을 무선 네트워크를 통하여 실시간으로 수집하는 단계;
상기 수집된 측정값들을 주변 환경의 변화에 따라 자동으로 보정하여 흘수 값들을 계산하는 단계; 및
NMEA 프로토콜에 기반하여 상기 계산된 흘수 값들을 상기 선박과 연관된 단말에 디스플레이하도록 상기 선박의 상태를 제공하는 단계
를 포함하는 선박흘수 측정 방법.
In the ship draft measurement method,
Measuring the distance from the ship to the water surface using each sensor installed at at least one draft measurement point of the ship;
Collecting measurement values according to measurement of the distance from the ship to the water surface through a wireless network in real time;
Calculating the draft values by automatically correcting the collected measured values according to the change of the surrounding environment; And
Providing the state of the vessel to display the calculated draft values on a terminal associated with the vessel based on an NMEA protocol
Of the ship.
제1항에 있어서,
상기 선박의 적어도 하나 이상의 흘수 측정 지점에 설치된 각각의 센서를 이용하여 선상에서 수면까지의 거리를 계측하는 단계는,
상기 선박의 측면부의 흘수 측정 지점에 6개의 초음파 센서를 설치하고, 상기 6개의 초음파 센서로부터 상기 선상에서 수면까지의 거리를 계측하는 단계
를 포함하는 선박흘수 측정 방법.
The method according to claim 1,
Measuring the distance from the ship to the water surface using each sensor installed at at least one of the draft measurement points of the ship,
Six ultrasonic sensors are provided at the draft measuring point of the side part of the ship and the distance from the line to the water surface is measured from the six ultrasonic sensors
Of the ship.
제1항에 있어서,
상기 선상에서 수면까지의 거리를 계측함에 따른 측정값들을 무선 네트워크를 통하여 실시간으로 수집하는 단계는,
상기 선박에 설치된 적어도 하나 이상의 액세스 포인트(AP)를 기반으로 구축된 무선 네트워크를 통하여 상기 각각의 센서로부터 계측된 측정값들을 획득하는 단계
를 포함하는 선박흘수 측정 방법.
The method according to claim 1,
The step of collecting measured values according to the distance from the ship to the water surface through the wireless network in real-
Acquiring measured values from the respective sensors via a wireless network built on at least one access point (AP) installed in the vessel
Of the ship.
제1항에 있어서,
상기 수집된 측정값들을 주변 환경의 변화에 따라 자동으로 보정하여 흘수 값들을 계산하는 단계는,
기 설정된 초기값에 기초하여 상기 측정값들을 감산함으로써 상기 흘수 측정 지점에 따른 흘수 측정값들로 변환하는 단계
를 포함하는 선박흘수 측정 방법.
The method according to claim 1,
The step of automatically correcting the collected measured values according to the change of the surrounding environment and calculating the draft values,
Converting the measured values into draft measurements according to the draft measurement point by subtracting the measured values based on a predetermined initial value
Of the ship.
제4항에 있어서,
상기 수집된 측정값들을 주변 환경의 변화에 따라 자동으로 보정하여 흘수 값들을 계산하는 단계는,
칼만 필터 알고리즘에 기초하여 상기 수면의 유동적 환경에 따른 실시간으로 측정된 흘수 측정값들이 기 설정된 시간 이전의 흘수 추세값과 연동되어 현재의 흘수 값들을 도출하는 단계
를 포함하는 선박흘수 측정 방법.
5. The method of claim 4,
The step of automatically correcting the collected measured values according to the change of the surrounding environment and calculating the draft values,
Deriving current draft values based on the Kalman filter algorithm in conjunction with the draft trend values measured in real time in accordance with the fluid environment of the sleep surface before a preset time;
Of the ship.
제1항에 있어서,
상기 NMEA 프로토콜에 기반하여 상기 계산된 흘수 값들을 상기 선박과 연관된 단말에 디스플레이하도록 상기 선박의 상태를 제공하는 단계는,
상기 NMEA 프로토콜에 기반하여 상기 흘수 값들을 표준화하여 상기 선박과 연관된 단말에 디스플레이하도록 제공하는 단계
를 포함하는 선박흘수 측정 방법.
The method according to claim 1,
Providing the state of the vessel to display the calculated draft values on a terminal associated with the vessel based on the NMEA protocol,
Standardizing the draft values based on the NMEA protocol and providing the displayed values to a terminal associated with the ship
Of the ship.
제6항에 있어서,
상기 NMEA 프로토콜에 기반하여 상기 계산된 흘수 값들을 상기 선박과 연관된 단말에 디스플레이하도록 상기 선박의 상태를 제공하는 단계는,
상기 선박과 연관된 단말을 통하여 상기 흘수 값들을 실시간으로 모니터링하도록 제공하고, 상기 선박의 상태에 기초하여 알람 또는 경보를 발생시키는 단계
를 포함하는 선박흘수 측정 방법.
The method according to claim 6,
Providing the state of the vessel to display the calculated draft values on a terminal associated with the vessel based on the NMEA protocol,
Providing monitoring for the draft values in real time via a terminal associated with the vessel, and generating an alarm or alarm based on the condition of the vessel
Of the ship.
선박흘수 측정 장치에 있어서,
선박의 적어도 하나 이상의 흘수 측정 지점에 설치된 각각의 센서를 이용하여 선상에서 수면까지의 거리를 계측하는 측정부;
상기 선상에서 수면까지의 거리를 계측함에 따른 측정값들을 무선 네트워크를 통하여 실시간으로 수집하는 수집부;
상기 수집된 측정값들을 주변 환경의 변화에 따라 자동으로 보정하여 흘수 값들을 계산하는 연산부; 및
NMEA 프로토콜에 기반하여 상기 계산된 흘수 값들을 상기 선박과 연관된 단말에 디스플레이하도록 상기 선박의 상태를 제공하는 제공부
를 포함하는 선박흘수 측정 장치.
In a ship draft measurement apparatus,
A measuring unit measuring the distance from the ship to the water surface by using each sensor provided at at least one draft measurement point of the ship;
A collection unit for collecting measurement values according to measurement of the distance from the ship to the water surface through a wireless network in real time;
An operation unit for automatically correcting the collected measured values according to a change in the surrounding environment and calculating draft values; And
Providing the state of the vessel to display the calculated draft values on a terminal associated with the vessel based on an NMEA protocol,
And a vessel draft measuring device.
제8항에 있어서,
상기 측정부는,
상기 선박의 측면부의 흘수 측정 지점에 6개의 초음파 센서를 설치하고, 상기 6개의 초음파 센서로부터 상기 선상에서 수면까지의 거리를 계측하는
것을 특징으로 하는 선박흘수 측정 장치.
9. The method of claim 8,
Wherein the measuring unit comprises:
Six ultrasonic sensors are provided at the draft measuring point of the side part of the ship and the distance from the line to the water surface is measured from the six ultrasonic sensors
Wherein the vessel draft measuring device comprises:
제8항에 있어서,
상기 수집부는,
상기 선박에 설치된 적어도 하나 이상의 액세스 포인트(AP)를 기반으로 구축된 무선 네트워크를 통하여 상기 각각의 센서로부터 계측된 측정값들을 획득하는
것을 특징으로 하는 선박흘수 측정 장치.
9. The method of claim 8,
Wherein,
And acquiring measured values from the respective sensors via a wireless network built on at least one access point (AP) installed in the ship
Wherein the vessel draft measuring device comprises:
제8항에 있어서,
상기 연산부는,
기 설정된 초기값에 기초하여 상기 측정값들을 감산함으로써 상기 흘수 측정 지점에 따른 흘수 측정값들로 변환하는
것을 특징으로 하는 선박흘수 측정 장치.
9. The method of claim 8,
The operation unit,
And converts the measured values into draft measurements according to the draft measurement point by subtracting the measured values based on a predetermined initial value
Wherein the vessel draft measuring device comprises:
제11항에 있어서,
상기 연산부는,
칼만 필터 알고리즘에 기초하여 상기 수면의 유동적 환경에 따른 실시간으로 측정된 흘수 측정값들이 기 설정된 시간 이전의 흘수 추세값과 연동되어 현재의 흘수 값들을 도출하는
것을 특징으로 하는 선박흘수 측정 장치.
12. The method of claim 11,
The operation unit,
Based on the Kalman filter algorithm, the measured draft values measured in real time according to the fluid environment of the water surface are interlocked with the draft trend values before a predetermined time to derive the current draft values
Wherein the vessel draft measuring device comprises:
제8항에 있어서,
상기 제공부는,
상기 NMEA 프로토콜에 기반하여 상기 흘수 값들을 표준화하여 상기 선박과 연관된 단말에 디스플레이하도록 제공하는
것을 특징으로 하는 선박흘수 측정 장치.
9. The method of claim 8,
Wherein the providing unit comprises:
Standardizes the draft values based on the NMEA protocol and provides the displayed values to a terminal associated with the ship
Wherein the vessel draft measuring device comprises:
제13항에 있어서,
상기 제공부는,
상기 선박과 연관된 단말을 통하여 상기 흘수 값들을 실시간으로 모니터링하도록 제공하고, 상기 선박의 상태에 기초하여 알람 또는 경보를 발생시키는
것을 특징으로 하는 선박흘수 측정 장치.
14. The method of claim 13,
Wherein the providing unit comprises:
To monitor the draft values in real time via a terminal associated with the vessel, and to generate an alarm or alarm based on the condition of the vessel
Wherein the vessel draft measuring device comprises:
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