KR20190006026A

KR20190006026A - 선박 데이터 통합 시스템 및 이를 포함하는 선박

Info

Publication number: KR20190006026A
Application number: KR1020187037718A
Authority: KR
Inventors: 박기수; 강종구; 정영수; 박지훈; 하성민; 이단비; 송찬호
Original assignee: 현대중공업 주식회사
Priority date: 2016-06-09
Filing date: 2016-07-27
Publication date: 2019-01-16
Also published as: EP4177768A1; US11319039B2; WO2017213292A1; US20190147669A1; EP3456623A4; EP3459839A1; KR20190006571A; US20190303408A1; EP3456623A1; KR20190006570A; KR20170139432A; US20190188225A1; KR102150785B1; KR102154916B1; WO2017213291A1; EP3470324A1; EP3459840A1; EP3470324A4; KR102154915B1; KR102120519B1

Abstract

본 발명은 선박 데이터 통합 시스템 및 이를 포함하는 선박에 관한 것이다.
이에 따라 본 발명은 제1기자재로부터 수신한 비표준화된 형식의 제1선박 데이터를 VDM(Vessel Data Model) 기반의 VDM 패스(VDM Path)를 이용한 통합 선박 데이터로 변환하는 제1선박 데이터 변환 장치; 제2기자재로부터 수신한 표준화된 형식의 제2선박 데이터를 상기 통합 선박 데이터로 변환하는 제2선박 데이터 변환 장치; 상기 제1선박 데이터 변환 장치 또는 상기 제2선박 데이터 변환 장치로부터 수신한 통합 선박 데이터를 종류별로 분류하는 데이터 처리 장치; 상기 데이터 처리 장치에 의해 분류된 통합 선박 데이터 중에서 실시간 전송이 필요한 통합 선박 데이터를 필터링하는 CEP(Complex Event Processing) 장치; 및 상기 CEP 장치에 의해 필터링된 통합 선박 데이터를 육상 관리 시스템으로 실시간 전송하는 실시간 데이터 전송 장치;를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

Description

선박 데이터 통합 시스템 및 이를 포함하는 선박

본 발명은 선박 데이터 통합 시스템 및 이를 포함하는 선박에 관한 것이다.

선박은 사용 목적, 화물의 형태, 적재 방식에 따라 종류가 구분되는데, 사용 목적에 따라서는 상선, 특수작업선, 군함, 어선 등으로 구분되고, 화물의 형태에 따라서는 컨테이너선(Container Ship), 살물선(Bulk Carrier), 유조선(Tanker), 화학제품 운반선(Chemical Tanker), 액화석유가스 운반선(LPG Carrier), 액화천연가스 운반선(LNG Carrier), 차량운반선(Car Carrier) 등으로 구분될 수 있다.

전술한 바와 같이 다양한 종류의 선박은 각기 그 목적에 맞는 용도로 기능하기 위해 수많은 센서와 장치를 탑재하게 된다.

각 센서와 장치는 통합 장비에 의해 취합되고 가공되며 안전 항해에 필요한 서비스에 제공되는데, 하나 이상의 센서와 장치가 제조사에 따라 각기 다른 규약으로 만들어지므로, 종래에는 데이터의 취합이 쉽지 않고, 데이터를 취합하더라도 수집된 데이터를 통합 관리하는 방법의 부재로 수집된 데이터에 대한 선박 내에서는 물론 육상으로의 전달과 활용에도 제약이 많은 문제점이 있다.

한편, IMO(International Maritime Organization)는 지정한 "해상 항해 및 무선통신 장비와 시스템(Maritime navigation and radiocommunication equipment and systems)"(예를 들어, VDR(Voyage Data Recorder), INS(Integrated Navigation System) 등)이 IEC(International Electronical Committee) 61162 기반의 디지털 인터페이스를 따르도록 강제하고 있다. 여기서, IEC 61162은 "해상 항해 및 무선통신 장비와 시스템" 간의 통신 인터페이스를 위한 통신 표준으로, IEC 61162는 NMEA(National Marine Electronics Association) 표준과 서로 대응된다.

반면, "해상 항해 및 무선통신 장비와 시스템"에 해당되지 않는 장비들(예를 들어, AMS(Alarm Monitoring System), BMS(Bridge Maneuvering System) 등)은 IEC 61162를 따라야 하는 의무가 없다. 그리고 기공지되어 있는 NMEA를 이용한 데이터 표현에도 큰 한계가 존재하므로 주로 다른 산업 표준이나 사실상의 표준(de facto standard)을 선택하여 활용하고 있다.

이로 인해 "해상 항해 및 무선통신 장비와 시스템"에 해당되지 않는 장비들 간의 인터페이스는 공통된 표준이 존재하지 않고 있다.

예를 들어, GPS(Global Positioning System)로부터 위치를 수신하는 NMEA 문장 구조는 도 1과 같다. 이러한 NMEA 문장은 표준 문서를 통해 시스템 개발자끼리 공유되나, 개별적인 변경은 허락되지 않는다.

IEC 61162 표준 상에서 사용하고자 하는 데이터가 NMEA 문장으로 미리 정의된 데이터가 아닌 경우에는, 서로 합의하에 해당 데이터를 NMEA 문장으로 정의하는 작업을 추가적으로 수행하고, 이를 상호 간 인터페이스 합의 문서를 통해 서로 공유해야 한다.

전술한 바와 같이, IEC 61162 표준 상에서 사용하고자 하는 데이터가 NMEA 문장으로 미리 정의되어 있지 않으면, 추가적으로 데이터를 정의하여 이를 문서로 작성하여 서로 공유해야 하는 번거로움이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 다양한 형식의 선박 데이터를 선박 데이터 모델(VDM) 기반의 통합 선박 데이터 형식으로 변환하여 외부 장치로 전송할 수 있도록 하는 선박 데이터 통합 시스템 및 이를 포함하는 선박을 제공함에 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 데이터 통합 시스템은, 제1기자재로부터 수신한 비표준화된 형식의 제1선박 데이터를 VDM(Vessel Data Model) 기반의 VDM 패스(VDM Path)를 이용한 통합 선박 데이터로 변환하는 제1선박 데이터 변환 장치; 제2기자재로부터 수신한 표준화된 형식의 제2선박 데이터를 상기 통합 선박 데이터로 변환하는 제2선박 데이터 변환 장치; 상기 제1선박 데이터 변환 장치 또는 상기 제2선박 데이터 변환 장치로부터 수신한 통합 선박 데이터를 종류별로 분류하는 데이터 처리 장치; 상기 데이터 처리 장치에 의해 분류된 통합 선박 데이터 중에서 실시간 전송이 필요한 통합 선박 데이터를 필터링하는 CEP(Complex Event Processing) 장치; 및 상기 CEP 장치에 의해 필터링된 통합 선박 데이터를 육상 관리 시스템으로 실시간 전송하는 실시간 데이터 전송 장치;를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 선박 데이터 통합 시스템은, 상기 데이터 처리 장치에 의해 분류된 통합 선박 데이터를 저장하는 DB; 및 상기 DB에 저장된 통합 선박 데이터를 기설정 주기로 상기 육상 관리 시스템으로 전송하는 배치(Batch) 데이터 전송 장치;를 더 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 선박 데이터 통합 시스템에서, 상기 DB는, 통합 선박 데이터의 종류별로 구비되는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 선박 데이터 통합 시스템에서, 상기 통합 선박 데이터의 전송 포맷은, 트랜잭션 ID, 디바이스 ID, 트랜잭션 ID, 디바이스 ID, 디바이스 타입, 테넌트 ID, 엔터프라이즈 ID 중에서 적어도 하나를 포함하는 헤더 영역; 및 VDM 패스와 선박 데이터로 이루어지는 데이터 영역;을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 선박 데이터 통합 시스템에서, 상기 선박 데이터는, 수집된 값(Value), 상기 값(Value)이 수집된 시간, 상기 값(Value)의 유효성 여부를 포함하는 적어도 하나 이상의 데이터 세트를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 선박 데이터 통합 시스템에서, 상기 데이터 처리 장치는, 상기 통합 선박 데이터의 태그 정보에 기초하여 상기 통합 선박 데이터를 분류하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 선박 데이터 통합 시스템에서, 상기 데이터 처리 장치는, 통합 선박 데이터의 유효성 검증에 필요한 데이터 유효성 검증 룰을 관리하는 룰 엔진;을 포함하며, 상기 데이터 유효성 검증 룰에 따라, 상기 수신한 통합 선박 데이터의 유효성을 검증하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 선박 데이터 통합 시스템에서, 상기 데이터 처리 장치는, 종류별로 분류된 통합 선박 데이터가 지정된 DB에 저장되도록 하는 룰 엔진;을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 선박 데이터 통합 시스템에서, 상기 통합 선박 데이터의 종류는, 알람 데이터, 센서 데이터, 구성 데이터를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 선박 데이터 통합 시스템에서, 상기 실시간 전송이 필요한 통합 선박 데이터는, 알람 데이터인 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 데이터 통합 시스템에서의 선박 데이터 전송 방법은, 시스템이 제1기자재로부터 수신한 비표준화된 형식의 제1선박 데이터를 VDM 기반의 VDM 패스를 이용한 통합 선박 데이터로 변환하는 단계; 상기 시스템이 제2기자재로부터 수신한 표준화된 형식의 제2선박 데이터를 상기 통합 선박 데이터로 변환하는 단계; 상기 시스템이 상기 제1선박 데이터 변환 장치 또는 상기 제2선박 데이터 변환 장치를 통해 수집한 통합 선박 데이터를 종류별로 분류하는 단계; 상기 시스템이 상기 분류된 통합 선박 데이터 중에서 실시간 전송이 필요한 통합 선박 데이터를 필터링하는 단계; 및 상기 시스템이 상기 필터링된 통합 선박 데이터를 육상 관리 시스템으로 실시간 전송하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 선박 데이터 통합 시스템에서의 선박 데이터 전송 방법은, 상기 시스템이 상기 분류된 통합 선박 데이터를 저장하는 단계; 및 상기 시스템이 상기 DB에 저장된 통합 선박 데이터를 기설정 주기로 상기 육상 관리 시스템으로 전송하는 단계;를 더 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명의 선박 데이터 통합 시스템 및 이를 포함하는 선박에 따르면, 서로 다른 규약으로 만들어지는 다양한 형식의 선박 데이터를 하나의 통합된 데이터 형식으로 관리(수집, 저장, 제공)할 수 있게 된다.

도 1은 종래의 NMEA 문장 구조를 예시적으로 보인 도면이다.
도 2는 본 발명에 적용되는 VDM의 구조 체계를 계략적으로 보인 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 데이터 통합 플랫폼을 탑재한 스마트 쉽의 구성을 개략적으로 보인 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 데이터 통합 플랫폼의 주요 기능을 개략적으로 보인 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 데이터 통합 시스템의 구성을 개략적으로 보인 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 알람 데이터의 상태 전이도를 보인 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 AMS에서 발생되는 알람 데이터를 전송하는 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 데이터의 유효성 판단 과정을 설명하기 위한 처리도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 데이터 통합 플랫폼에서의 실시간 데이터 전송 과정을 설명하기 위한 처리도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 데이터 통합 플랫폼에서의 주기적인 데이터 전송 과정을 설명하기 위한 처리도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 데이터 통합 시스템에서의 선박 데이터 전송 방법을 설명하기 위한 처리도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박 데이터 통합 시스템 및 이를 포함하는 선박에 대해서 상세하게 설명한다.

본 명세서의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명은 생략될 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 "포함한다.", "포함할 수 있다." 등의 표현은 개시된 해당 기능, 동작, 구성 요소 등의 존재를 가리키며, 추가적인 하나 이상의 기능, 동작, 구성 요소 등을 제한하지 않는다. 또한, 본 명세서에서, "포함하다." 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 명세서에서 사용되는 주요 용어를 살펴보면 다음과 같다.

선박 데이터 통합 플랫폼(Vessel Data Integration Platform:VDIP)은 다양한 선박 데이터를 수집, 처리, 분석, 저장, 전송하기 위한 것으로, 선박 데이터를 통합 관리하는 소프트웨어, 펌웨어 및 하드웨어 장치들 또는 이들 간 선택적인 조합으로 구성된 임의의 시스템을 지칭하거나, 소프트웨어적 의미로 사용될 수 있다.

본 발명의 실시예에서, VDIP는 선박 데이터 통합 시스템과 동등한 의미로 사용될 수 있다.

선박 데이터 모델(Vessel Data Model:VDM)은 선박에 대한 모든 데이터를 하나의 체계로 정의하기 위한 데이터 모델로, 선박 자체로부터 말단 센서에 이르는 모든 장치를 객체화하고 객체간 관계와 객체의 속성을 정의한다.

선박 데이터 모델 구성 기술 언어(Vessel data model Configuration description Language:VCL)는 VDM을 기술하기 위한 선박 데이터 모델 구성 파일(Vessel data model configuration description file)을 작성하는 언어이다.

선박 데이터 모델 구성 파일은 VCL에 맞게 VDM을 기술하는 구성 파일이다.

맵핑 설정 파일(Mapping Configuration Description File)은 기자재 출력 데이터를 VDM 기반의 통합 선박 데이터로 변환하기 위한 규칙을 정의하는 파일이다.

맵핑은 기자재 출력 데이터를 VDM으로 연결하는 과정이다.

기자재는 선박에 특수한 목적으로 탑재되는 장비로, 선박 내에서 발생되는 각종 선박 데이터를 수집하고, 수집된 선박 데이터를 VDIP로 전송한다. 기자재는 선박 데이터 변환 장치를 탑재하는 제1기자재와 선박 데이터 변환 장치를 탑재하지 않는 제2기자재로 구분될 수 있다.

제1기자재는 선박 데이터 변환 장치가 직접 탑재되어, 수집한 다양한 형식의 선박 데이터를 분석(parsing)하여 선박 데이터를 식별할 수 있는 키(Key)와 선박 데이터의 내용인 값(Value)을 추출하고, 추출한 키(Key)와 값(Value)(Key:Value)을 선박 데이터 변환 장치를 통해 VDM 기반의 통합 선박 데이터 형식(VDM Path:Value)으로 변환하고, 변환된 통합 선박 데이터를 VDIP로 전송한다.

또한, 상기 키(Key)-값(Value)은 데이터 표현 형식과 관련된 것으로, 유사한 표현 방식으로 이름(Name)-값(Value), 필드(Field)-값(Value) 또는 속성(Attribute)-값(Value) 등이 적용될 수 있다. 따라서, 키(Key) 대신 이름(Name), 필드(Field) 또는 속성(Attribute)이 추출될 수 있다.

제2기자재는 다양한 형식으로 수집된 선박 데이터를 표준화된 형식(예를 들어, NMEA(National Marine Electronics Association)) 형식)으로 변환하여 UDP(User Datagram Protocol) 또는 파일 형태로 VDIP로 전송한다.

제1선박 데이터 변환 장치는 제1기자재에서 출력되는 "키(Key):값(Value)" 형식의 제1선박 데이터를 맵핑 작업을 통해 VDM 기반의 통합 선박 데이터 형식(VDM Path:Value)으로 변환하여 이를 VDIP로 전송한다.

제2선박 데이터 변환 장치는 제2기자재로부터 수신한 제2선박 데이터를 분석하여 키(Key)와 값(Value)을 추출하고, 추출한 키(Key)와 값(Value)(Key:Value)을 맵핑 작업을 통해 VDM 기반의 통합 선박 데이터 형식(VDM Path:Value)으로 변환한다.

원시 데이터(raw data)는 기자재가 센서 또는 디바이스로부터 취합한 다양한 형식의 데이터이다.

기자재 출력 데이터는 기자재에서 선박 데이터 변환 장치로 전달되는 특정 형식의 데이터로, 제1기자재에서 출력되는 데이터는 키(Key)와 값(Value)의 형식(Key:Value)이고, 제2기자재에서 출력되는 데이터는 표준화된 형식(예를 들어, NMEA 형식)일 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.

우선, 본 발명의 실시예들이 구현되기 위해서는 선박 내에서 발생되는 모든 형식의 데이터를 하나의 체계로 관리할 수 있도록 구축된 선박 데이터 모델(VDM)에 대해 설명한다.

VDM은 3가지 개념적 범주로 구성되며, 3가지 개념은 선박 데이터 표준화 원칙(Principle), 기술 언어(Language), 공통 데이터 구조체(Common Data Structure)이다.

VDM은 선박 데이터를 표현하기 위하여, 도 2에 도시하는 바와 같이 선박 파트를 모델링한 선박 모델(Vessel Model), 시스템 파트를 모델링한 시스템 모델(System Model), 데이터 타입 파트를 모델링한 데이터 모델(Data Model)의 3가지가 결합된 모델을 정의한다.

선박 모델은 선박을 구성하는 장비들에 대한 계층적인 분류 체계이며, 계층별로 정의 가능한 장비 목록의 전체 집합으로, 전체 집합은 확장 가능하다.

선박 모델은 표 1에 나타내는 바와 같이 4개 계층으로 정의될 수 있다.

계 층	명 칭	설 명	비 고
Level 1	Vessel	선박. 최상위 구성
Level 2	Equipment Group	장비들의 개념적인 그룹
Level 3	Equipment	실제 장비 or 추상/논리적 장비
level 4	Component	Equipment의 하위 세부 분류	optional

도 2에 도시하는 바와 같이, 선박(Vessel)에는 이큅먼트 그룹(Equipment Group)이 1개 이상 존재하고, 각각의 이큅먼트 그룹에는 이큅먼트(Equipment)가 0개 이상 존재하고, 각각의 이큅먼트에는 컴포넌트(Component)가 0개 이상 존재한다.

여기서, 최상위 계층인 레벨 1은 선박 자체를 의미하는 선박(Vessel)이다. 선박은 선박을 식별하는 고유 ID에 해당하는 IMO 번호를 포함한다.

레벨 2인 이큅먼트 그룹 계층의 인스턴스들이 모여서 하나의 선박을 구성한다. 여기서, 이큅먼트 그룹은 선박에 종속적인 관계를 갖는다.

레벨 2인 이큅먼트 그룹은 레벨 3인 이큅먼트들의 개념적인 그룹이며, 조선 산업에서 분류를 위해 많이 쓰이는 그룹의 명칭을 활용한다. 예를 들어, 기관(Machinery), 선장(Hull), 전장(Electrical), 운항(Navigational) 등의 분류가 활용될 수 있다.

레벨 3인 이큅먼트는 실제 장비를 주로 나타내는 계층으로, 가장 많은 가능 목록과 실제 구성에서의 인스턴스를 가진다.

이큅먼트 계층은 실제 장비에만 국한되지 않고 추상적이거나 논리적인 장비를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 엔진이나 보일러와 같은 실제 물리적인 장비를 나타내는 것은 물론 안정성 지표, 로딩 상태와 같은 추상/논리적 개념도 적용 가능하다.

레벨 4인 컴포넌트는 이큅먼트를 보다 상세하게 하위 분류할 경우 사용하는 선택 가능한(optional) 계층이며, 컴포넌트 자체적인 독립성으로 인해 분류 및 재사용이 필요할 경우나 이큅먼트 자체가 규모가 클 경우 사용된다. 예를 들어, 엔진의 경우, 여러 개의 실린더, 보조 기계, 파이핑 시스템 등 자체만으로도 거대한 통합 시스템을 이루고 있으므로, 각각을 컴포넌트로 세분화하여 정의하면 필요한 관점으로 분류가 가능하고 별도로 활용도 가능하다.

전술한, 선박 모델의 전체 집합은 지속적으로 확장 가능하다.

한편, 시스템 모델은 선박을 구성하는 장비들에서 발생되는 데이터에 대한 구조화된 논리 모델이다.

선박 내에는 기계, 전기, 유압, 공압, 전자, 통신 또는 S/W(Software) 장비들이 공존하고 있고, 이들에서 발생되는 데이터는 데이터 수집이 가능한 장치(IT(Information Technology), 전자, S/W 장비 등)에 의해 취합된다.

개별 데이터 수집 장치 내에서 수집 가능한 데이터에 대한 내부적인 데이터 모델을 정의하기 위해 시스템 모델을 활용한다.

시스템 모델은 데이터 수집 장치 내에서 데이터 모델의 재사용성을 높이고 가변성을 관리하게 해준다. 예를 들어, 데이터 수집 장치인 기자재 A가 엔진과 파이핑 시스템 관련 데이터를 수집하는 장치라 한다면, 이 장치 내에 엔진과 파이핑 시스템에 대한 자체적인 논리 모델을 구축할 수 있다. 그리고 데이터 수집 장치인 기자재 B가 주로 운항 관련 데이터를 수집하는 장치라 하면, 주로 운항 데이터에 대한 논리 모델을 구축할 수 있을 것이다. 추후 기자재 A의 데이터 중 일부를 기자재 B에서도 수집할 필요가 생겼다면, 기자재 B는 기자재 A의 논리 모델을 임포트(import)하여 사용하는 방법으로 모델 재사용이 가능하다.

이러한 시스템 모델은 표 2에 나타내는 바와 같이 4개 계층으로 정의될 수 있다.

계 층	명 칭	설 명	비 고
Level 1	System	시스템
Level 2	Logical Device	논리적 장비 모델링 최상위
Level 3	Logical Node	논리적인 기능의 기본 단위
Level 4	Data Object	데이터 타입의 인스턴스

시스템(System)에는 로지컬 디바이스(Logical Device)가 1개 이상 존재하고, 각각의 로지컬 디바이스에는 로지컬 노드(Logical Node)가 1개 이상 존재하고, 각각의 로지컬 노드에는 데이터 오브젝트(Data Object)가 1개 이상 존재한다.

레벨 1은 시스템 계층으로 데이터 수집 장치(기자재)를 나타내고, 하나 혹은 다수의 로지컬 디바이스를 포함한다.

레벨 2는 로지컬 디바이스 계층으로 논리적인 장비에 대한 모델링의 최상위 개념이며, 하나 혹은 다수의 로지컬 노드를 포함한다.

로지컬 디바이스는 예를 들어 시스템 내부에서 정의한 메인 엔진, 발전 엔진, 보일러, 탱크, 위치 장치 등의 모델이 있을 수 있고, 이들을 결합한 개념의 모델일 수 있다.

레벨 3은 로지컬 노드 계층으로 선박 도메인의 기능 단위를 모델링한 객체들로 구성되며, VDM의 가장 중심이 되는 계층이다. 로지컬 노드는 다음과 같이 3가지 요소로 구성될 수 있다.

- Prefix: 로지컬 노드의 목적이나 용도에 따라 이를 한정하는 접두어 (optional)

- Class: 로지컬 노드의 유형이나 범주를 지칭

- Inst: 복수 개의 객체를 지칭할 때 필요한 숫자

로지컬 노드의 이름(LNName)은 <prefix>+<class>+<inst>로 정의되며, 이 조합은 해당 로지컬 노드가 소속된 로지컬 디바이스 내에서 유일해야 한다. 예를 들어, Central CFW 시스템에 사용되는 세 개의 펌프는 미리 정의된 펌프 클래스(Pump Class)를 활용하여 모델링을 할 수 있고, CentralCFW 접두어를 사용하여 다른 펌프들과 구분 가능한 형태로 각각 CentralCFWPump1, CentralCFWPump2, CentralCFWPump3로 명명할 수 있다. 중복이 없다면 CentralCFW를 생략하여 Pump1, Pump2, Pump3으로 정의할 수도 있다.

로지컬 노드의 클래스는 선박 도메인에 필수적인 기능 단위의 객체를 미리 정의하여 활용하도록 장려하는 표준화의 핵심 요소이다.

레벨 4는 데이터 오브젝트 계층으로 데이터 구성의 가장 기본적인 단위이며, 데이터 모델의 데이터 클래스를 객체화하여 정의한다.

한편, 데이터 모델은 기본적인 데이터 형태부터 이를 조합한 복합 데이터 형태까지 정의할 수 있는 방법을 제공하여 원하는 데이터 객체를 구성할 수 있는 수단을 제공한다.

시스템 모델이 선박을 구성하는 장비들에서 발생되는 데이터에 대한 구조화된 논리 모델이라면, 데이터 모델은 발생되는 데이터 자체를 표현하는 모델로, 데이터 타입은 재귀적으로 구조화하여 정의가 가능하다. 데이터 모델은 데이터 타입의 재사용성을 높이고 가변성을 관리하게 해준다.

이러한 데이터 모델은 다음의 구성 요소로 이루어질 수 있다.

- Data Class

- Data Attribute

- Recursion of Data Attribute (optional)

- Basic Data Type

시스템 모델의 데이터 오브젝트는 데이터 모델의 데이터 클래스(Data Class)를 객체화하여 명명할 수 있도록 ID를 부여한다.

데이터 클래스는 데이터 어트리뷰트(Data Attribute)를 의미 있는 조합으로 묶어 놓은 데이터 타입이다.

데이터 어트리뷰트는 데이터 모델의 가장 기본적인 단위이고 재귀적으로 정의 가능하며, 최종적으로는 기본 데이터형(Float, Timestamp, String, …) 중 하나를 타입으로 갖는다.

이상에서 설명한 바와 같이 VDM은 선박 모델, 시스템 모델, 데이터 모델로 구성되며, 이 3가지 모델이 결합되어 VDM을 형성한다.

전술한 3가지 모델을 결합하는 결합 모델의 기본 원리를 살펴보면 다음과 같다.

- 선박 모델은 선박을 체계적으로 분류하여 계층적으로 구분한다.

- 시스템 모델은 특정 시스템 내에서 논리적 장비의 로지컬 노드를 정의한다.

- 데이터 모델은 시스템 모델의 데이터 오브젝트의 데이터 클래스를 정의한다.

- 선박 모델의 이큅먼트나 컴포넌트 계층의 인스턴스는 시스템 모델의 로지컬 노드와 연결될 수 있다.

- 선박 모델과 시스템 모델의 로지컬 노드가 연결되기 위한 연결 정보를 설정할 수 있다.

- 연결 정보는 시스템, 로지컬 디바이스를 지칭하여 유일한 로지컬 노드를 연결할 수 있도록 한다.

- 시스템 모델의 데이터 오브젝트는 데이터 모델의 데이터 클래스를 객체화한다.

이상에서 살펴본 바와 같은 VDM에 의해 정의된 각 인스턴스(객체)들은 각각을 유일하게 식별하기 위한 객체 식별자를 할당받고, 데이터의 속성이 정의된다.

VDM은 객체 식별자를 VDM 패스(VDM Path)로 부른다. 즉, VDM 패스는 선박 내에서 특정 데이터에 대한 유일한 식별자로 활용된다. 그리고 VDM 상에서 특정 선박 데이터를 가리키기 위한 경로 지정 규칙으로도 활용된다.

일 예로, VDM 패스의 규칙은 다음과 같다.

<VDM Path> = <Equipment Group Name> / <Equipment Name> / <Component Name> / <Logical Device Name> / <Logical Node Name>.<Data Object Name>.[<Data Attribute Name>]+

여기서, <Logical Node Name>은 <prefix>+<class>+<inst>로 이루어지고, [<Data Attribute Name>] 다음에 오는 +는 1번 이상 반복을 의미한다.

이와 같은 규칙의 VDM 패스는 선박 모델의 이큅먼트, 컴포넌트, 시스템 모델의 로지컬 디바이스, 로지컬 노드의 프리픽스를 필요에 따라 포함할 수도 있고, 포함하지 않을 수도 있다.

데이터 어트리뷰트는 해당 인스턴스의 데이터가 가져야 하는 속성들을 정의한다.

전술한 바와 같이, VDM에 의해 정리된 선박 데이터는 시스템과 이해 관계자 모두에게 이해 가능한 형태로 기술될 수 있어야 하고, 이를 위해 VCL를 정의한다.

VCL는 VDM을 기술하기 위한 선박 데이터 모델 구성 파일(Vessel data model configuration description file)을 작성하는 언어로, 본 발명에서는 VCL을 특정한 형태로 한정하지 않고, 다음 사양을 만족하는 모든 언어를 VCL로 활용할 수 있다.

- 선박 모델, 시스템 모델, 데이터 모델의 엘리먼트에 대한 기술이 모두 가능하다.

- 각 엘리먼트가 가지는 어트리뷰트의 값을 설정할 수 있고, 어트리뷰트 확장이 가능하다.

- 결합 모델에 대한 기술이 가능하다.

전술한 사양을 만족하는 VCL로 본 발명의 실시예에서는 XSD(XML(eXtensible Markup Language) Schema Definition)를 활용한다. VCL을 기반으로 선박 데이터 모델 구성 파일(예를 들어, VDM Configuration XML)을 작성할 수 있다.

선박 데이터 모델 구성 파일은 VCL에 맞게 VDM을 기술하는 구성 파일로, 선박(Vessel) 파트, 시스템(System) 파트, 데이터 타입(DataType) 파트에 대한 정의를 포함한다.

따라서, VCL로 VDM을 기술한 선박 데이터 모델 구성 파일로부터 VDM을 추출할 수 있게 되며, 추출된 VDM로부터 VDM 패스와 데이터 어트리뷰트를 추출할 수 있다.

이하에서는 각기 다른 규약으로 만들어지는 다양한 형식의 선박 데이터를 VDM을 기반으로 통합적으로 관리(수집, 저장, 제공)하는 선박 데이터 통합 플랫폼(VDIP)에 대해 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 데이터 통합 플랫폼을 탑재한 스마트 쉽의 구성을 개략적으로 보인 도면이다.

도 3에서 VDIP는 선내의 각종 데이터를 표준화된 하나의 체계로 수집, 처리 및 분석, 저장, 육상 전송, 선내 타 S/W 데이터 서비스를 수행한다.

육상 서비스 플랫폼은 선박에서 전송된 데이터를 육상에서 수신하여 저장하고 이를 기반으로 전반적인 서비스를 제공한다.

빅데이터 플랫폼은 육상에서 저장된 운항 정보를 필요에 따라 데이터를 분석하여 데이터 가치를 추출하고 분석한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 데이터 통합 플랫폼의 주요 기능을 개략적으로 보인 도면이다.

VDIP는 IT 기자재 또는 장치로부터 수집된 알람 데이터, 센서 데이터, 구성 데이터와 같은 선박 데이터(원시 데이터)를 VDM에 기반하여 하나의 체계화된 형식으로 변환한다.

그리고 하나의 체계화된 형식으로 변환된 VDM 기반의 통합 선박 데이터를 육상 관리 시스템으로 전송하거나, 제3자 서비스로 제공한다.

여기서, 육상 관리 시스템은 도 3의 육상 서비스 플랫폼에 대응되는 개념일 수 있다.

전술한 바와 같이 IT 기자재 또는 장치로부터 수집된 선박 데이터 중에서 센서 데이터는 선박에 설치된 센서에서 발생하는 실제 값이고, 알람 데이터는 선박에서 발생하는 각종 경보 신호를 표현하는 값이며, 구성 데이터는 센서 데이터에서 사용되는 수치에 대한 단위(예를 들어, m, cm, ℃, ° 등), 수치에 대한 최소(Min)값/최대(Max)값 등 센서별 구성 정보이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 데이터 통합 플랫폼의 전체 아키텍처를 보인 도면이다.

도 5에서 기자재(10)는 선박에 특수한 목적으로 탑재되는 장비로, 선박 내에서 서로 다른 형식으로 발생되는 각종 선박 데이터(원시 데이터), 즉 알람 데이터, 센서 데이터, 구성 데이터 등을 수집한다. 그리고 수집된 선박 데이터(원시 데이터)를 VDIP(100)로 전송한다.

즉, VDIP(100)는 적어도 하나 이상의 기자재(예를 들어, AMS, INS, 로딩 컴퓨터, VDR 등)(10)를 통해 선박 데이터를 수집한다. 이와 같이, VDIP(100)는 선박 데이터를 직접 수집할 수도 있지만, 기존의 선박 기자재(10)를 데이터 수집을 위한 게이트웨이로 사용할 수도 있다.

여기서, 선박 내에서 발생되는 선박 데이터는 텍스트, 오디오, 이미지, 동영상 등 다양한 종류를 포괄한다.

기자재(10)는 제1선박 데이터 변환 장치(110)를 탑재하는 제1기자재(11)와, 제1선박 데이터 변환 장치(110)를 탑재하지 않는 제2기자재(13)로 구분될 수 있다.

제1기자재(11)는 제1선박 데이터 변환 장치(110)가 직접 탑재되는 기자재로, 하나 이상의 센서 또는 디바이스로부터 다양한 형식의 선박 데이터를 수집하고, 수집한 다양한 형식의 선박 데이터를 분석(parsing)하여 선박 데이터를 식별 할 수 있는 키(Key)와 선박 데이터의 내용인 값(Value)(Key:Value)을 추출한다.

또한, 제1기자재(11)는 비표준화된 형식의 제1선박 데이터인 키(Key)와 값(Value)(Key:Value)을 제1선박 데이터 변환 장치(110)를 통해 VDM 기반의 통합 선박 데이터 형식(VDM Path:Value)으로 변환하고, 표준화된 통합 선박 데이터를 선박 데이터 통합 시스템(100)으로 전송한다.

즉, 제1선박 데이터 변환 장치(110)는 제1기자재(11)로부터 수신한 키(Key)를 VDM을 기초로 할당된 VDM 패스로 대체하여, 비표준화된 형식의 제1선박 데이터인 키(Key)와 값(Value)(Key:Value)을 통합 선박 데이터 형식(VDM Path:Value)으로 변환한다. 여기서, 원시 데이터에서 추출된 키(Key)를 VDM을 기초로 할당된 VDM 패스로 대체하는 연결 작업을 "맵핑" 작업이라 하며, 맵핑 작업을 통해, 추출된 키(Key)를 VDM 패스에 연결하여, 유효성이 검증된 값(Value)을 통합 선박 데이터 형식(VDM Path:Value)으로 변환한다.

키(Key)를 VDM 패스로 대체하여 키(Key)와 값(Value)(Key:Value)을 VDM 기반의 통합 선박 데이터 형식(VDM Path:Value)으로 변환할 때, 키(Key)의 값(Value)은 데이터 어트리뷰트의 속성에 따라 유효성이 검증되어야 한다.

데이터 어트리뷰트는 선박 데이터의 속성 정보로, 선박 데이터의 값(Value)이 가져야 하는 속성들을 정의한다. 따라서, 원시 데이터에서 추출된 키(Key)의 값(Value)은 해당 선박 기자재에 대응하는 데이터 어트리뷰트에서 정의된 속성에 따라 유효성이 검증된다.

제1기자재(11)에는 AMS(Alarm Monitoring System), INS(Integrated Navigation System), 로딩 컴퓨터 등이 포함될 수 있다.

제2기자재(13)는 다양한 형식으로 수집된 선박 데이터를 표준화된 형식(예를 들어, NMEA 형식)의 제2선박 데이터로 변환한 후, 이를 UDP 또는 파일 형태로 선박 데이터 통합 시스템(100)으로 전송한다.

제2기자재(13)에는 VDR(Voyage Data Recorder) 등이 포함될 수 있다.

제1선박 데이터 변환 장치(110)는 제1기자재(11)에 탑재되며, 제1기자재(11)에서 출력되는 비표준화된 형식의 제1선박 데이터 즉, 키(Key):값(Value) 형식의 선박 데이터에서 키(Key)를 맵핑 작업을 통해 VDM 패스에 연결하여, 유효성이 검증된 값(Value)을 통합 선박 데이터 형식(VDM Path:Value)으로 변환한다.

전술한, 제1선박 데이터 변환 장치(110)는 프로그램으로 구현되어 제1기자재(11)에 설치될 수도 있다.

전술한, 제1선박 데이터 변환 장치(110)는 에이전트(Agent)로 명명될 수 있다.

제2선박 데이터 변환 장치(120)는 제2기자재(13)로부터 UDP 또는 파일 형태로 표준화된 형식(예를 들어, NMEA 형식)의 제2선박 데이터를 수신한다.

또한, 제2선박 데이터 변환 장치(120)는 제2기자재(13)로부터 수신한 제2선박 데이터를 분석하여 키(Key)와 값(Value)(Key:Value)을 추출하고, 추출한 키(Key)와 값(Value)(Key:Value)을 맵핑 작업을 통해 VDM 기반의 통합 선박 데이터 형식(VDM Path:Value)으로 변환한다.

전술한, 제2선박 데이터 변환 장치(120)는 어댑터(Adapter)로 명명될 수 있다.

전술한, 제1선박 데이터 변환 장치(110)와 제2선박 데이터 변환 장치(120)에서 변환된 통합 선박 데이터는 JSON(JavaScript Object Notation) 형식으로 표현될 수 있다.

데이터 처리부(130)는 제1선박 데이터 변환 장치(110) 또는 제2선박 데이터 변환 장치(120)로부터 통합 선박 데이터를 수신하면, 수신한 통합 선박 데이터의 태그 정보에 의거하여 통합 선박 데이터를 종류별로 분류한다. 즉, 수신한 통합 선박 데이터의 태그 정보에 의거하여 통합 선박 데이터를 알람 데이터, 센서 데이터, 구성 데이터 등으로 분류한다.

이와 같이 분류된 통합 선박 데이터 중에서 알람 데이터와 같이 실시간 데이터 전송을 요하는 데이터에 대해서는 CEP(150)로 전송한다. 그리고 실시간 데이터 전송을 요하지 않는 데이터(예를 들어, 센서 데이터, 구성 데이터)에 대해서는 저장 DB(170)에 저장한다. 이때, 데이터 처리부(130)는 실시간 데이터 전송을 요하는 데이터(예를 들어, 알람 데이터)에 대해서도 저장 DB(170)에 저장한다.

전술한 데이터 처리부(130)는 메시지 큐를 이용하여 제1선박 데이터 변환 장치(110)가 전송하는 통합 선박 데이터를 수신한다.

룰 엔진(140)은 제1선박 데이터 변환 장치(110) 또는 제2선박 데이터 변환 장치(120)로부터 수신한 통합 선박 데이터의 유효성 검증에 필요한 데이터 유효성 검증 룰을 관리한다. 예를 들어, 룰 엔진(140)은 센서 데이터의 유효성 검증을 위해 각 센서별 최소(Min) 값과 최대(Max) 값을 관리할 수 있다.

또한, 룰 엔진(140)은 제1선박 데이터 변환 장치(110) 또는 제2선박 데이터 변환 장치(120)로부터 수신한 통합 선박 데이터가 저장 DB(170)에 구비된 해당 DB에 저장되도록 한다. 즉, 센서 데이터는 센서 데이터 DB(171)에 저장되도록 하고, 알람 데이터는 알람 데이터 DB(173)에 저장되도록 하고, 구성 데이터는 구성 데이터 DB(175)에 저장되도록 한다.

CEP(Complex Event Processing)(150)는 실시간 데이터 분석을 통해, 데이터 처리부(130)로부터 전달받은 통합 선박 데이터 중에서 실시간으로 바로 전송 처리해야 하는 통합 선박 데이터(예를 들어, 알람 데이터)를 필터링하고, 필터링된 통합 선박 데이터를 육상 통신부(160)의 실시간 데이터 전송부(161)를 통해 위성 통신으로 데이터를 실시간 전송한다.

여기서, 위성 통신을 이용한 데이터 전송에 사용되는 통신 프로토콜로는 MQTT(Message Queueing Telemetry Transport), CoAP(Constrained Application Protocol), Mail, FTP(File Transfer Protocol), SCP(Simple Control Protocol), HTTP(HyperText Transfer Protocol) 등이 사용될 수 있다. 바람직하게는 사물 인터넷 응용 프로토콜인 MQTT가 사용될 수 있다.데이터 전송에 사용될 수 있는 위성 통신 서비스는 용도별 서비스로 1) 정지 위성 서비스(FSS:Fixed Satellite Service), 2) 이동 위성 서비스(MSS:Mobile Satellite Service) 및 3) 방송 위성 서비스(BSS:Broadcast Satellite Service)가 있을 수 있으며, 영역별 서비스로는 4) 국제 위성 서비스(INTELSAT, INMARSAT), 5) 지역 위성 서비스(EUTELSAT, PANAMSAT) 및 6) 국내 위성 서비스(KORESAT, BS)가 있을 수 있다. 또한, 직경이 작은 소형 안테나와 낮은 송신 출력의 지상 장비를 이용하여 제공되는 위성 통신 서비스인 VSAT(Very Small Aperture Terminal)이 이용될 수 있다. 바람직하게는 Inmarsat FB(FleetBroadband), Inmarsat Global Express(Xpress) 또는 Fleet Xpress 등이 이용될 수 있다.

또한, 육상 통신부(160)에 의한 데이터 전송은 위성 통신이 아닌 다른 무선 통신 프로토콜을 통해 이루어질 수 있다. 예를 들어, WLAN(Wireless LAN)(Wi-Fi), Wibro(Wireless broadband), Wimax(World Interoperability for Microwave Access) 또는 일반적인 이동 통신 방식인 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), 3G(3^rd Generation), LTE(Long Term Evolution), LTE-A(Long Term Evolution-Advanced) 등이 사용될 수 있다. 특히, 선박 데이터 통합 시스템(100)을 포함하는 선박이 연근해에 위치하거나 육상 관리 시스템(200)에 근접하는 경우 위성 통신이 아닌 무선 통신으로 전환되어 데이터 전송이 이루어질 수 있다.

육상 통신부(160)는 선박 데이터 통합 시스템(100)과 육상 관리 시스템(200) 간의 데이터 송수신을 담당한다.

육상 통신부(160)의 실시간 데이터 전송부(161)는 실시간 전송이 필요한 데이터(예를 들어, 알람 데이터)의 전송 처리를 담당한다.

배치(Batch) 데이터 전송부(163)는 저장 DB(170)에 저장된 데이터를 주기적인 시간 단위로 전송 처리하는 기능을 담당한다.

원격 데이터 조회부(165)는 육상으로부터의 선박 데이터 조회 요청에 따라 저장 DB(170)에서 해당 선박 데이터를 조회하여 전송하는 기능을 담당한다.

저장 DB(170)는 통합 선박 데이터를 저장·관리하는 것으로, 센서 데이터를 저장하는 센서 데이터 DB(171), 알람 데이터를 저장하는 알람 데이터 DB(173), 구성 데이터를 저장하는 구성 데이터 DB(175), 메타데이터, 설계 제원 데이터 등을 저장하는 선박 데이터 DB(177) 등을 포함하여 이루어진다.

전술한 저장 DB(170)는 수집된 통합 선박 데이터를 일정 기간(예를 들어, 30일) 동안 저장하여 히스토리 추적 등을 육상에서 진행할 수 있도록 하고, 네트워크 단절로 인한 데이터 손실을 예방할 수 있도록 한다.

전술한 저장 DB(170)에 저장되는 선박 데이터는 VDM 체계에 따라 저장되는 것이 바람직하다.

또한, 저장 DB(170)는 데이터 관리의 유연성을 제공하고자 NoSQL(Not only SQL(Structured Query Language)) 중 MongoDB로 구현될 수 있다.

데이터 서비스 제공부(180)는 제3자 서비스가 필요로 하는 데이터를 저장 DB(170)에서 검색하여 제공한다. 여기서, 제3자 서비스는 VDM에 기반한 VDM 패스를 이용하여 원하는 데이터를 지정하여 조회할 수 있다.

이와 같이, 제3자 서비스가 VDM 패스를 이용하여 데이터를 요청하면, 데이터 서비스 제공부(180)는 제3자 서비스가 요청한 VDM 패스 기반의 데이터 범위에 대한 접근 권한이 제3자 서비스에게 있는지를 확인한다.

확인결과 접근 권한이 있는 경우에만 해당 데이터를 조회하여 그 조회 결과를 제3자 서비스에게 제공한다.

데이터 제공 방식으로는 크게 쿼리(Query) 방식과 푸쉬(Push) 방식이 있다.

이상에서 살펴본 바와 같은 구성의 선박 데이터 통합 시스템은 각기 다른 규약으로 만들어지는 다양한 형식의 선박 데이터를 수집하여 VDM을 기반으로 하는 하나의 체계화된 통합 선박 데이터 형식으로 변환하고, 변환된 통합 선박 데이터를 육상 또는 제3자 서비스에 제공한다.

이상에서 살펴본 바와 같은 선박 데이터 통합 시스템은 선박 데이터를 통합 관리하는 소프트웨어, 펌웨어 형태로 구현되어 선박에 구비될 수 있으며, 선박 데이터를 통합 관리하는 소프트웨어, 펌웨어 및 하드웨어 장치들 또는 이들 간 선택적인 조합으로 구성된 임의의 시스템으로 구현되어 선박에 구비될 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 데이터 통합 시스템(100)은 적어도 하나 이상의 기자재(예를 들어, AMS, INS, 로딩 컴퓨터, VDR 등)(10:11, 13)를 통해 선박 데이터를 수집하는데, 기자재는 선박 내에서 발생되는 각종 선박 데이터(예를 들어, 알람 데이터, 센서 데이터, 구성 데이터 등)를 수집한다.

전술한 선박 데이터 중에서 알람 데이터는 알람 데이터를 전문적으로 관리하는 AMS(Alarm Monitoring System)에서 VDM에 의해 정의된 알람 데이터를 기준으로 수집 관리된다.

알람 데이터는 별도로 선박 데이터 통합 시스템(100)에서 발생하지 않으며, 선박 데이터 통합 시스템(100)은 AMS에서 발생하는 알람 데이터를 수신하여 관리한다.

이러한 알람 관리 기능을 활용하는 이유는 선내와 알람 데이터 체계를 동일한 내용으로 관리하기 위함이다.

선박 데이터 통합 시스템(100)은 AMS에서 발생되는 모든 알람 데이터를 수신하지 않고, VDM에 의해 정의된 센서 정보에 대해서만 수신한다.

도 6은 알람 데이터의 상태 전이도를 보인 도면으로, 알람 이벤트가 발생한 후(Raised), 이를 선원이 확인하면(Checked), ACK(Acknowledge) 상태로 변경된다. 여기서, 선원이 알람을 정상적으로 처리를 하면 NOR(Normal) 상태로 변경되어 종료가 된다. 그리고 알람 이벤트 발생 후, NOR 이벤트가 먼저 발생하고(Resolved) ACK 이벤트가 발생하면 종료가 된다.

이를 표로 나타내면 표 3과 같다.

구분	상태	이벤트	설명
알람 발생	Raised	ALM	ALM 이벤트 발생
알람 체크	Checked	ACK	ALM -> ACK 이벤트 발생시
알람 종료	Resolved	NOR	ACK 이벤트 없이 NOR 이벤트가 먼저 발생한 경우- ACK 이벤트시 업데이트와 클로즈 상태로 변경
알람 종료	Closed	NOR	해당 알람 이벤트 종료ALM -> ACK -> NOR 이벤트 발생ALM -> NOR -> ACK 이벤트 발생

도 7은 AMS에서 발생되는 알람 데이터를 전송하는 절차를 설명하기 위한 도면으로, 제1기자재인 AMS(13)는 주기적으로 에이전트로 알람 데이터를 전송한다.

제1선박 데이터 변환 장치(110)는 AMS로부터 수신한 알람 데이터를 분석하여 키(Key)와값(Value)(Key:Value)을 추출하고, 추출된 키(Key)를 VDM 패스에 맵핑시켜 VDM 기반의 통합 선박 데이터 형식(VDM Path:Value)으로 변환하고, 변환된 통합 선박 데이터를 선박 데이터 통합 시스템(100)으로 전송한다.

또한, 선박 데이터 통합 시스템(100)은 선박의 장비, 센서 등의 구성 데이터를 관리하기 위하여 VDM 패스, 센서 이름, 센서 제조사, 센서 모델 번호, 센서 시리얼 번호, 센서 타입, 센서 데이터 수집 기간, 최소값, 최대값 등과 같은 정보를 내부적으로 관리한다.

이러한 구성 데이터는 육상 등 타 시스템에 전송되어 센서 데이터 값의 구성을 파악하여 서비스를 개발하는 데에 활용될 수 있다.

한편, 센서 데이터는 표 4와 같이 크게 3가지 요소로 구성될 수 있다.

TimeStamp	Value	Invalid/Valid
데이터가 수집된 시간UTC	실제로 계측된 값	값의 정상 유무 1: Valid 0: Invalid

이러한 값의 구조체는 육상으로 데이터를 전송할 때 주요 포맷으로 활용되며, 육상에서는 값의 유효성 여부(Invalid/valid)를 판단하여 값의 활용 유무를 결정할 수 있다.

센서 데이터의 유효성 판단은 도 8과 같이 이루어지되, 디지털 센서에서 출력되는 센서 데이터 값에 대해서는 해당 값이 사용 가능한 값이고(S10:yes), 최소값과 최대값 범위 내의 데이터 값이면(S20:yes), 해당 센서 값을 유효한 데이터로 판단한다(S30).

그리고 센서 데이터 값이 사용 가능한 값이 아니면(S10:no), 사용 가능한 데이터가 아니라고 판단한다(S40).

그리고 센서 데이터 값이 사용 가능한 값이나(S10:yes), 최소값과 최대값 범위 내의 데이터 값이 아니면(S20:no), 해당 센서 값을 유효하지 않은 데이터로 판단한다(S70).

한편, 아날로그 신호와 디지털 신호에 대해서는 해당 데이터 값이 최소값과 최대값 범위 내의 데이터 값이면(S50, S60:yes), 해당 센서 값을 유효한 데이터로 판단하고(S30), 최소값과 최대값 범위 내의 데이터 값이 아니면(S50, S60:no), 해당 센서 값을 유효하지 않은 데이터로 판단한다(S70).

한편, 앞서 설명한 바와 같이, 제1선박 데이터 변환 장치(110) 또는 제2선박 데이터 변환 장치(120)를 통해 다양한 형식의 선박 데이터를 VDM 기반의 통합 선박 데이터로 변환한 선박 데이터 통합 시스템(100)은 변환한 통합 선박 데이터를 육상 관리 시스템(200) 또는 제3자 서비스에 제공한다. 이때, 육상 관리 시스템(200) 또는 제3자 서비스로 제공되는 통합 선박 데이터의 데이터 포맷은 JSON을 활용할 수 있다.

알람 데이터, 센서 데이터, 구성 데이터 등의 선박 데이터 전송 포맷은 헤더 영역과 데이터 영역으로 구분되는데, 헤더 영역에는 트랜잭션 ID, 디바이스 ID, 디바이스 타입, 테넌트 ID, 엔터프라이즈 ID 등이 포함될 수 있으며, 이는 육상에서 요구하는 내용에 따라 변경 가능하다.

데이터 영역에는 VDM 패스와 선박 데이터가 포함되는데, VDM 패스는 VDM에서 정의된 패스를 일 예로 JSON 형태로 계층적으로 표현할 수 있다. 그리고 선박 데이터는 값(Value)이 수집된 시간을 나타내는 타임스탬프, 값(Value), 값(Value)의 유효성 여부를 세트로 하여 수집된 정보를 반복적으로 표시한다.

선박 데이터 통합 시스템(100)이 육상 관리 시스템(200)으로 선박 데이터를 제공하는 방식은 크게 푸쉬 방식과 쿼리 방식으로 나뉘며, 푸쉬 방식은 다시 실시간 데이터 전송과 주기적인 데이터 전송으로 나뉠 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 데이터 통합 플랫폼에서의 실시간 데이터 전송 과정을 설명하기 위한 처리도로, 도 5를 참조하여 설명한다.

선박 데이터 통합 시스템(100)의 CEP(150)는 데이터 처리부(130)를 통해 제1선박 데이터 변환 장치(110) 또는 제2선박 데이터 변환 장치(120)로부터 VDM 기반의 통합 선박 데이터를 입력받으면, 입력받은 통합 선박 데이터 중에서 실시간 전송이 필요한 데이터(예를 들어, 알람 데이터)를 필터링한다.

실시간 전송을 위해 필터링된 통합 선박 데이터는 위성 통신을 통해 육상 관리 시스템(200)으로 실시간 전송한다. 여기서, 실시간 전송이 필요한 데이터를 필터링하는 규칙은 피콕 엣지 서버를 통해 CEP(150)에 설정된다.

선내 서비스 소프트웨어 중에서 실시간 데이터 푸쉬를 받고자 하는 경우에는 CEP(150)에서 실시간 데이터 처리용 큐를 통해 토픽 리스너(topic listener)에 전달하고, 토픽 리스너는 전달받은 데이터를 처리하고, 푸쉬 API(Application Programming Interface) 구현체로 전달한다.

이러한 실시간 데이터 전송을 위해 선박 데이터 통합 시스템(100)은 위성 통신을 통해 육상 관리 시스템(200)과 2Way SSL(Secure Sockets Layer) Handshake를 수행하여 세션 연결을 설정한다.

세션 연결이 설정되면, ID와 패스워드를 이용하여 인증을 수행하고, 인증에 성공하면, 육상 관리 시스템(200)과 데이터 채널을 설정한다.

선박 데이터 통합 시스템(100)은 이 설정된 데이터 채널을 통해 실시간 전송이 필요한 데이터를 전송한다. 이때, 선박 데이터 통합 시스템(100)은 해당 데이터를 JSON 형식으로 변환하여 육상 관리 시스템(200) 측으로 전송할 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 데이터 통합 플랫폼에서의 주기적인 데이터 전송 과정을 설명하기 위한 처리도로, 도 5를 참조하여 설명한다.

실시간 전송이 필요한 알람 데이터를 포함하여 제1선박 데이터 변환 장치(110) 또는 제2선박 데이터 변환 장치(120)로부터 입력되는 모든 선박 데이터는 저장 DB(170)에 저장되었다가 기설정되어 있는 주기적인 시간 단위로 육상 관리 시스템(200)으로 전송된다. 즉, 저장 DB(170)에 저장되어 있는 배치(Batch) 데이터를 육상 관리 시스템(200)으로 전송할 시간이 도래하면, 저장 DB(170)로 육상 관리 시스템(200)으로 전송할 데이터를 VDM 패스 기반으로 요청하고, 그에 대한 결과를 수신하여 이를 데이터 채널을 통해 육상 관리 시스템(200)으로 전송한다. 여기서, 선박 데이터 통합 시스템(100)에서 육상 관리 시스템(200)으로 전송되는 선박 데이터는 VDM 기반의 통합 선박 데이터로, 통합 선박 데이터 전송 포맷의 데이터 영역에 포함되는 각 선박 데이터는 VDM 패스에 의해 식별된다. 그리고 육상 관리 시스템(200)으로 전송되는 데이터는 JSON 형식으로 변환되어 전송될 수 있다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 데이터 통합 시스템에서의 선박 데이터 전송 방법을 설명하기 위한 처리도이다.

우선, 선박 데이터 통합 장치(100)의 제1선박 데이터 변환 장치(110)는 제1기자재(11)로부터 비표준화된 형식(Key:Value)의 제1선박 데이터를 수신하여, 이를 VDM 기반의 VDM 패스를 이용한 하나의 체계화된 데이터 형식인 통합 선박 데이터로 변환하여 데이터 처리부(130)로 전송한다(S110).

그리고 제2선박 데이터 변환 장치(120)는 제2기자재(13)로부터 표준화된 형식(예를 들어, NMEA 형식)의 제2선박 데이터를 수신하여, 이를 VDM 기반의 VDM 패스를 이용한 하나의 체계화된 데이터 형식인 통합 선박 데이터로 변환하여 데이터 처리부(130)로 전송한다(S120).

상기한 단계 S110 또는 단계 S120을 통해 제1선박 데이터 변환 장치(110) 또는 제2선박 데이터 변환 장치(120)로부터 통합 선박 데이터를 수신한 데이터 처리부(130)는 태그 정보에 의거하여, 수신한 통합 선박 데이터를 종류별로 분류하고, 분류된 통합 선박 데이터 중에서 알람 데이터와 같이 실시간 데이터 전송을 요하는 데이터에 대해서는 CEP(150)로 전송한다(S130).

상기한 단계 S130에서 데이터 처리부(130)는 수신한 통합 선박 데이터의 태그 정보에 의거하여 통합 선박 데이터를 알람 데이터, 센서 데이터, 구성 데이터 등으로 분류한다.

상기한 단계 S130을 통해 데이터 처리부(130)로부터 통합 선박 데이터를 수신한 CEP(150)는 데이터 처리부(130)로부터 수신한 통합 선박 데이터 중에서 실시간 전송이 필요한 통합 선박 데이터를 필터링하여 실시간 데이터 전송부(161)로 전송한다(S140).

그리고 실시간 데이터 전송부(161)는 CEP(150)에 의해 필터링된 통합 선박 데이터를 육상 관리 시스템(200)으로 실시간 전송한다(S150).

한편, 상기한 단계 S130을 통해 데이터 처리부(130)에서 종류별로 분류된 통합 선박 데이터는 저장 DB(170)에 저장된다(S160).

상기한 단계 160를 통해 통합 선박 데이터가 저장 DB(170)에 저장될 때, 센서 데이터는 센서 데이터 DB(171)에 저장되고, 알람 데이터는 알람 데이터 DB(173)에 저장되고, 구성 데이터는 구성 데이터 DB(175)에 저장되는 것이 바람직하다.

이후, 배치(Batch) 데이터 전송부(163)는 저장 DB(170)에 저장된 통합 선박 데이터를 주기적인 시간 단위로 육상 관리 시스템(200)으로 전송 처리한다(S170).

본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 그리고 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 본 발명의 내용을 쉽게 설명하고, 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 범위는 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

제1기자재로부터 수신한 비표준화된 형식의 제1선박 데이터를 VDM(Vessel Data Model) 기반의 VDM 패스(VDM Path)를 이용한 통합 선박 데이터로 변환하는 제1선박 데이터 변환 장치;
제2기자재로부터 수신한 표준화된 형식의 제2선박 데이터를 상기 통합 선박 데이터로 변환하는 제2선박 데이터 변환 장치;
상기 제1선박 데이터 변환 장치 또는 상기 제2선박 데이터 변환 장치로부터 수신한 통합 선박 데이터를 종류별로 분류하는 데이터 처리 장치;
상기 데이터 처리 장치에 의해 분류된 통합 선박 데이터 중에서 실시간 전송이 필요한 통합 선박 데이터를 필터링하는 CEP(Complex Event Processing) 장치; 및
상기 CEP 장치에 의해 필터링된 통합 선박 데이터를 육상 관리 시스템으로 실시간 전송하는 실시간 데이터 전송 장치;를 포함하여 이루어지는 선박 데이터 통합 시스템.
제1항에 있어서,
상기 데이터 처리 장치에 의해 분류된 통합 선박 데이터를 저장하는 DB; 및
상기 DB에 저장된 통합 선박 데이터를 기설정 주기로 상기 육상 관리 시스템으로 전송하는 배치(Batch) 데이터 전송 장치;를 더 포함하여 이루어지는 선박 데이터 통합 시스템.
제2항에 있어서,
상기 DB는,
통합 선박 데이터의 종류별로 구비되는 것을 특징으로 하는 선박 데이터 통합 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 통합 선박 데이터의 전송 포맷은,
트랜잭션 ID, 디바이스 ID, 트랜잭션 ID, 디바이스 ID, 디바이스 타입, 테넌트 ID, 엔터프라이즈 ID 중에서 적어도 하나를 포함하는 헤더 영역; 및
VDM 패스와 선박 데이터로 이루어지는 데이터 영역;을 포함하여 이루어지는 선박 데이터 통합 시스템.
제4항에 있어서,
상기 선박 데이터는,
수집된 값(Value), 상기 값(Value)이 수집된 시간, 상기 값(Value)의 유효성 여부를 포함하는 적어도 하나 이상의 데이터 세트를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 선박 데이터 통합 시스템.
제1항에 있어서,
상기 데이터 처리 장치는,
상기 통합 선박 데이터의 태그 정보에 기초하여 상기 통합 선박 데이터를 분류하는 것을 특징으로 하는 선박 데이터 통합 시스템.
제1항에 있어서,
상기 데이터 처리 장치는,
통합 선박 데이터의 유효성 검증에 필요한 데이터 유효성 검증 룰을 관리하는 룰 엔진;을 포함하며,
상기 데이터 유효성 검증 룰에 따라, 상기 수신한 통합 선박 데이터의 유효성을 검증하는 것을 특징으로 하는 선박 데이터 통합 시스템.
제1항에 있어서,
상기 데이터 처리 장치는,
종류별로 분류된 통합 선박 데이터가 지정된 DB에 저장되도록 하는 룰 엔진;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 선박 데이터 통합 시스템.
제1항, 제3항, 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 통합 선박 데이터의 종류는,
알람 데이터, 센서 데이터, 구성 데이터를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 선박 데이터 통합 시스템.
제1항에 있어서,
상기 실시간 전송이 필요한 통합 선박 데이터는,
알람 데이터인 것을 특징으로 하는 선박 데이터 통합 시스템.
시스템이 제1기자재로부터 수신한 비표준화된 형식의 제1선박 데이터를 VDM 기반의 VDM 패스를 이용한 통합 선박 데이터로 변환하는 단계;
상기 시스템이 제2기자재로부터 수신한 표준화된 형식의 제2선박 데이터를 상기 통합 선박 데이터로 변환하는 단계;
상기 시스템이 상기 제1선박 데이터 변환 장치 또는 상기 제2선박 데이터 변환 장치를 통해 수집한 통합 선박 데이터를 종류별로 분류하는 단계;
상기 시스템이 상기 분류된 통합 선박 데이터 중에서 실시간 전송이 필요한 통합 선박 데이터를 필터링하는 단계; 및
상기 시스템이 상기 필터링된 통합 선박 데이터를 육상 관리 시스템으로 실시간 전송하는 단계;를 포함하여 이루어지는 선박 데이터 통합 시스템에서의 선박 데이터 전송 방법.
제11항에 있어서,
상기 시스템이 상기 분류된 통합 선박 데이터를 저장하는 단계; 및
상기 시스템이 상기 DB에 저장된 통합 선박 데이터를 기설정 주기로 상기 육상 관리 시스템으로 전송하는 단계;를 더 포함하여 이루어지는 선박 데이터 통합 시스템에서의 선박 데이터 전송 방법.