KR20190121629A - 모바일을 이용한 항로표지상태 원격 모니터링, 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 ICT, IoT 기술 적용이 트렌드화 되어가는 기술적 요구에 부합하기 위해 LTE 통신을 기반으로 하여 항로표지 원격제어 기술에도 적용하고자 항로표지의 등명기 및 상태정보를 모바일에서 제어하고 확인하여 보다 효율적인 관리를 하고, 모바일에서 원격제어 기술은 실무자가 보다 신속하고 빠른 대응을 할 수 있도록 한 모바일을 이용한 항로표지상태 원격 모니터링, 제어 시스템에 관한 것으로, 등대, 등표, 등부표와 같이 모니터링하고자 하는 항로표지인 자국(100); 등대, 등표, 등부표의 항로표지에 대한 자료를 수집하는 자료 수집서버와, 자료 저장을 위한 데이터베이스 및 이력 정보 저장을 위한 스토리지가 구성되어 상기 자국(100)의 상태를 모니터링하고, 운영하며, 원격제어를 수행하는 소프트웨어가 설치된 모국 시스템(200); 수신정보 설정을 통해 실시간으로 상기 자국(100)의 항로표지 상태 정보의 모니터링을 위한 상태정보의 요청 및 수신하고, 수신한 항로표지의 상태정보를 지도상에서 표시가능하며, 상기 자국(100)의 상태정보 모니터링에 따라 원격제어가 가능한 모바일 장치(300); 및 상기 모국 시스템(200)과 모바일 장치(300)의 요청에 따라 상기 자국(100)의 상태정보를 수집하여 상기 모국 시스템(200)과 상기 모바일 장치(300)로 분배하는 분배기(400)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 모바일을 이용한 항로표지상태 원격 모니터링, 제어 시스템을 제공한다.

Description

모바일을 이용한 항로표지상태 원격 모니터링, 제어 시스템{Remote monitoring, control system of navigation mark status using mobile}

본 발명은 모바일을 이용한 항로표지상태 원격 모니터링에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 항로표지의 상태정보를 모니터링하고 제어하는데 있어 모바일에서의 모니터링과 대응이 가능하도록 한 모바일을 이용한 항로표지상태 원격 모니터링, 제어 시스템에 관한 것이다.

해양교통시설 중에서 우리나라 최초의 등대는 1903년 인천 팔미도에 설치되었고 부표는 1908년 압록강 서수도에 설치된 것이 시초이다.

그 이후 100여년에 걸쳐 산업의 현대화를 거듭하면서 무역항에 수많은 등대와 (등)부표류 등과 같은 항로표지 시설이 설치· 운영되어지고 있으며 2012년 해양수산부 통계자료에 의하면 약 4,366 개소가 운영되고 있다.

특히 (등)부표는 국유와 사설을 포함하여 약 1,776여기가 전 해역에서 운영되고 있다. (등)부표의 종류도 다양해져 18종의 표준형을 정하여 관리하고 있으며 설치용도도 다양해져 대형유도 등부표(LANBY), 스파부이 등도 주요 항만에 설치 운영되고 있다.

물론 이러한 (등)부표를 관리 운영하기 위하여 400~500톤급의 부표 정비선을 보유하여 동·서. 남해권역으로 나누어 체계적으로 (등)부표를 유지관리하고 국내외의 항로표지 동향에 따라 항로표지법의 제·개정을 시행함으로써 항로표지 시설물에 대한 관리가 이루어지고 있다.

하지만, 주·야간에 (등)부표와 선박 간의 충돌사고는 빈번히 발생되고 있는 것이 현실이다.

선박의 안전항해를 위해서는 항상 자기위치를 확인할 필요가 있다. 연안 항해나 항만 출입항시에는 육상의 저명한 목표 예를 들면 섬, 모퉁이, 각, 산정 등을 이용할 수 있으나 현저한 물표가 없는 곳이나 야간 항해 시에는 이러한 자연 물표만으론 충분히 선박위치를 확인하기가 어렵다.

이와 같이 선박교통이 많은 항로, 항만, 협수로, 기타 암초가 많은 곳에서는 등광, 형상, 채색, 음향, 전파 등의 수단에 의해, 선박의 항해를 도와주기 위한 인위적 시설이 필요하며 이것을 항로표지(Aids to Navigation)라 하고 해양수산부의 각 지방해양항만청 및 민간 사설 관리업체에서 설치·운영·관리하고 있다.

해양수산부는 1999년부터 지방해양항만청 별로 AIS, CDMA, TRS 등 다양한 무선통신방식을 통해 항로표지 집약관리시스템을 설치하여 원격에서 항로표지의 현황을 모니터링하고 무인관리를 시행하고 있다.

이를 통하여 무인 항로표지의 전압, 전류 및 전력 상태를 모니터링 함으로써 축전지와 태양전지 등 전원공급원의 이상 유무를 즉각적으로 판단할 수 있어 신뢰성이 향상되고, 시간과 공간을 초월하여 원격으로 감시 및 제어가 가능해져 항로표지 관리업무의 질적 향상을 도모하고 있다.

근래에는 선박의 안전운항을 위해서 설치되어 있는 많은 수의 등대 및 항로표지를 관리하기 위해서는 유지비가 과다하게 지출되고 있는 것이 현재의 상황이다. 이러한 이유로 등대를 원격 제어하는 시스템이 실제 운용되고 있지만, 모바일에서는 원격제어가 가능하지 않았다.

이는 모바일 통신을 위한 CDMA 모뎀은 외부에서 직접 접속하는 방식은 통신사에서 허용을 하지 않지 않기 때문인 것으로, 기존에는 모바일에서 모니터링은 가능하지만 보안문제 때문에 모바일에서 원격제어를 할 수 있는 시스템이 없다는 문제가 있었다.

특허문헌 1 : 대한민국 등록특허 10-18132421호(해양교통시설의 상태 정보 제공 시스템 및 방법) 특허문헌 2 : 대한민국 등록특허 10-1677039호(등부표의 모니터링 시스템)

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 4차 산업혁명 시대의 도래와 이에 따른 ICT, IoT 기술 적용이 트렌드화 되어가는 기술적 요구에 부합하기 위해 LTE 통신을 기반으로 하여 항로표지 원격제어 기술에도 적용하고자 항로표지의 등명기 및 상태정보를 모바일에서 제어하고 확인하여 보다 효율적인 관리를 하고, 모바일에서 원격제어 기술은 실무자가 보다 신속하고 빠른 대응을 할 수 있도록 한 모바일을 이용한 항로표지상태 원격 모니터링, 제어 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명 모바일을 이용한 항로표지상태 원격 모니터링, 제어 시스템은 등대, 등표, 등부표와 같이 모니터링하고자 하는 항로표지인 자국(100); 등대, 등표, 등부표의 항로표지에 대한 자료를 수집하는 자료 수집서버와, 자료 저장을 위한 데이터베이스 및 이력 정보 저장을 위한 스토리지가 구성되어 상기 자국(100)의 상태를 모니터링하고, 운영하며, 원격제어를 수행하는 소프트웨어가 설치된 모국 시스템(200); 수신정보 설정을 통해 실시간으로 상기 자국(100)의 항로표지 상태 정보의 모니터링을 위한 상태정보의 요청 및 수신하고, 수신한 항로표지의 상태정보를 지도상에서 표시가능하며, 상기 자국(100)의 상태정보 모니터링에 따라 원격제어가 가능한 모바일 장치(300); 및 상기 모국 시스템(200)과 모바일 장치(300)의 요청에 따라 상기 자국(100)의 상태정보를 수집하여 상기 모국 시스템(200)과 상기 모바일 장치(300)로 분배하는 분배기(400)를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

여기서 자국(100)은 상기 분배기(400)와 무선(CDMA) 방식으로 통신하고, 상기 분배기(400)와 모국은 무선(CDMA) 또는 LAN 통신을 수행하며, 상기 자국(100)과 모바일 장치(300)는 유동 IP가 설정되고, 상기 모국(200)과 분배기(400)는 고정 IP가 설정됨을 특징으로 한다.

한편 분배기(400)는, 항로표지 통합관리 시스템 표준프로토콜에 의한 데이터암호화(AES Mode)로직을 적용하여 모국 시스템(Server)(200)에는 기존 항로표지 모국시스템의 영향도를 최소화하기 위해 AIS Protocol과 Raw Protocol 2가지 Type을 전송하고, 상기 분배기(Broker)(400)의 위치는 인터넷데이터센터(Internet Data Center) 또는 모국 시스템(Server)(200)와 동일한 위치해 존재하는 것을 특징으로 한다.

또한 모바일장치(300), 모국 시스템(Server)(200) 및 자국(RTU)(100)은 상기 분배기(broker)(400)에 접속을 신청하여 소켓통신을 할 수 있는 대기 상태이고, 상기 자국(RTU)(100)은 상태정보 전송주기에 따라 연결되어 있는 분배기(Broker)(400)에 메시지를 전송하고 상기 분배기(Broker)(400)는 수신된 메시지를 소켓 통신대기 상태의 모국 시스템(Server)(200)과 모바일 장치(Mobile)(300)에 메시지를 전송하며, 상기 분배기(Broker)(400)는 수신된 메시지의 MMSI로 전송대상을 검색하고, 상기 MMSI로 연결되어 있는 소켓(TCP/IP) 검색 후 전송하도록 설정된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 항로표지의 등명기 및 상태정보를 모바일에서 제어하고 확인하여 보다 효율적인 관리를 할 수있다.

둘째, TCP/IP 통신만을 이용하서 하는 통신방식에서 벗어나 DDNS 서버를 활용한 통신방식을 이용하여 분배서버의 IP 변경 등의 환경적인 요인이 발생할 경우 보다 유지관리가 용이하며, 서비스에도 장애가 발생하지 않는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 모바일을 이용한 항로표지상태 원격 모니터링, 제어 시스템의 기본 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 모바일을 이용한 항로표지상태 원격 모니터링, 제어 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 모바일을 이용한 항로표지상태 원격 모니터링, 제어 시스템의 통신 방식의 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 모바일을 이용한 항로표지상태 원격 모니터링, 제어를 위한 분배기 처리 알고리즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 모바일을 이용한 항로표지상태 원격 모니터링, 제어를 위한 분배기 역할을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

아울러, 본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며 이 경우는 해당되는 발명의 설명부분에서 상세히 그 의미를 기재하였으므로, 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로서 본 발명을 파악하여야 함을 밝혀두고자 한다. 또한 실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고, 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.

도 1은 본 발명에 따른 모바일을 이용한 항로표지상태 원격 모니터링, 제어 시스템의 기본 개념을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명에 따른 모바일을 이용한 항로표지상태 원격 모니터링, 제어 시스템의 기본 개념은 도 1에 나타낸 바와 같은데, 등명기(110)나 등표, 등부표(120)와 같은 자국(100)의 상태정보에 대하여 이동통신(무선 CDMA)을 통해 기존의 모국 시스템(200) 원격 모니터링과 제어뿐만 아니라 모바일 장치(300)에 의한 원격 모니터링 및 제어가 가능하도록 별도의 분배기(400)를 추가한 것이다.

이러한 모바일 장치(300)는 분배기(400)를 통해 자국과 직접 접속이 가능하도록 구성하며, 접속 시 통신 방식은 항로표시 CDMA 표준 프로토콜을 준수한다.

이때, IoS 기반에서 개발한다.

도 2는 본 발명에 따른 모바일을 이용한 항로표지상태 원격 모니터링, 제어 시스템을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명에 따른 모바일을 이용한 항로표지상태 원격 모니터링, 제어 시스템은 도 2에 나타낸 바와 같이, 등대, 등표, 등부표와 같이 모니터링하고자 하는 항로표지인 자국(100)와, 등대, 등표, 등부표 등의 항로표지에 대한 자료를 수집하는 자료 수집서버와, 자료 저장을 위한 데이터베이스 및 이력 정보 저장을 위한 스토리지가 구성되어 자국(100)의 상태를 모니터링하고, 운영하며, 원격제어를 수행하는 소프트웨어가 설치된 모국(통합센터) 시스템(200)과, 수신정보 설정을 통해 실시간으로 자국(100)의 항로표지 상태 정보의 모니터링을 위한 상태정보의 요청 및 수신하고, 수신한 항로표지의 상태정보를 지도상에서 표시가능하며, 자국(100)의 상태정보 모니터링에 따라 원격제어가 가능한 모바일 장치(300) 및 모국 시스템(200)과 모바일 장치(300)의 요청에 따라 자국(100)의 상태정보를 수집하여 모국 시스템(200)과 모바일 장치(300)로 분배하는 분배기(400)를 포함하여 구성된다.

여기서 모바일 장치(300)는 스마트폰이나 스마트 기기와 같이 유동 IP가 설정되는 모바일 장치라면 특별히 한정할 필요는 없다.

이러한 본 발명 모바일을 이용한 항로표지상태 원격 모니터링, 제어 시스템에서의 분배기(400)를 이용한 모바일 장치(300)의 기존과 본 발명 차이는 표 1과 같다.

이러한 분배기는 물리적 위치에 따라 DDNS 또는 TCP/IP 통신 방식을 이용할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 모바일을 이용한 항로표지상태 원격 모니터링, 제어 시스템의 통신 방식의 실시예를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 모바일을 이용한 항로표지상태 원격 모니터링, 제어를 위한 분배기 처리 알고리즘을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명에 따른 모바일을 이용한 항로표지상태 원격 모니터링, 제어 시스템의 통신 방식의 실시예는 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 자국(100)은 분배기(400)와 무선(CDMA) 방식으로 통신하고, 분배기(400)와 모국은 무선(CDMA) 또는 LAN 통신을 수행하는데, 자국(100)은 유동 IP가 설정되고, 모국(200)과 분배기(400)는 고정 IP가 설정되며, 모바일 장치(300)는 유동 IP가 설정된다.

이러한 통신방식을 이용한 메시지 처리 알고리즘은 자국(100)에서는 Encrypted 메시지를 송수신한다.

그리고 모국 시스템(200)과 모바일 장치(300)에서는 상태 및 운영을 위한 AIS 메시지수신과 Encrypted 메시지를 전송한다.

이때 분배기(400)에서 처리하는 알고리즘 중 Encrypted 메시지를 위하여 서버소켓을 생성하고, 자국소켓 정보를 생성 및 접속한 자국소켓으로 서버에서 문자열 데이터를 쓰기 위해 출력스트림을 생성한다.

또한 분배기(400)에서 처리하는 알고리즘 중 Decrypted 메시지를 위하여 서버소켓생성하고, 자국소켓정보를 생성하며, 접속한 자국소켓으로 서버에서 문자열 데이터를 쓰기 위해 출력스트림을 생성한다.

참고로 소켓(Socket) = IP 주소+ 포트번호+ 프로토콜( TCP )로 구성된다.

한편 분배기(400)는 고객 또는 사용자(일반 사용자가 아닌 사기업 또는 데이터를 분리하여 사용해야 하는 그룹) 그룹 관리를 분배기에 접속하는 접속 Port로 구별하는데, 고객 또는 사용자는 접속 시 특정 접속 Port를 부여하여 구분 할 수 있도록 한다. 이는 분배기(400)에 설정된 프로그램에서 설정하도록 한다.

도 5는 본 발명에 따른 모바일을 이용한 항로표지상태 원격 모니터링, 제어를 위한 분배기 역할을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명에 따른 모바일을 이용한 항로표지상태 원격 모니터링, 제어를 위한 분배기 역할은 도 5에 나타낸 바와 같이, 항로표지 통합관리 시스템 표준프로토콜에 의한 데이터암호화(AES Mode)로직을 적용하여 모국 시스템(Server)에는 기존 항로표지 모국시스템의 영향도를 최소화하기 위해 AIS Protocol과 Raw Protocol 2가지 Type을 전송한다.

분배기(Broker)(400)의 위치는 인터넷데이터센터(Internet Data Center) 또는 모국 시스템(Server)와 동일한 위치해 있어도 무관하다.

평상시 모바일장치(300), 모국 시스템(Server)(200) 및 자국(RTU)(100)은 분배기(broker)(400)에 접속을 신청하여 소켓통신을 할수 있는 대기 상태이다.

자국(RTU)(100)은 상태정보 전송주기에 따라 연결되어 있는 분배기(Broker)(400)에 메시지를 전송하고 분배기(Broker)(400)는 수신된 메시지를 소켓 통신대기 상태의 모국 시스템(Server)(200)과 모바일 장치(Mobile)(300)에 메시지를 전송한다.

분배기(Broker)(400)는 수신된 메시지의 MMSI로 전송대상을 검색하고, MMSI로 연결되어 있는 소켓(TCP/IP) 검색 후 전송한다.

한편 본 발명에서는 AES Block 암호화의 Mode는 ECB (Electronic Code Block) Mode, CBC(Cipher Block Chaining) Mode, CFB(Cipher FeedBack) Mode, OFB(Output FeedBack) Mode, CTR (CounTeR) Mode 등이 있으며 항로표지에서 사용되는 블럭암호화 운영모드는 보안성을 높이기 위해서 CBC(Cipher Block Chaining) Mode를 사용하는 것이 바람직하다.

참고로 CBC(Cipher Block Chaining) 알고리즘은 블록암호화 운영모드 중 보안성이 제일 높은 암호화방법으로 가장 많이 사용되고 있으며, 평문의 각블록은 XOR연산을 통해 이전암호문과 연산되고, 첫번째 암호문에 대해서는 IV(Initial Vector)가 암호문대신 사용된다. 이때, IV는 제2의 키가 될수 있으며, 암호문이 블록의 배수가 되기때문에 복호화후 평문을 얻기 위해서 Padding한다.

그리고 암호화가 병렬처리가 아닌 순차적으로 수행된다.

이상과 같은 예로 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 예들에 국한되는 것이 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서 본 발명에 개시된 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 예들에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 자국 200 : 모국 시스템(서버)
300 : 모바일 장치 400 : 분배기

Claims (5)

1. 등대, 등표, 등부표와 같이 모니터링하고자 하는 항로표지인 자국(100);
   등대, 등표, 등부표의 항로표지에 대한 자료를 수집하는 자료 수집서버와, 자료 저장을 위한 데이터베이스 및 이력 정보 저장을 위한 스토리지가 구성되어 상기 자국(100)의 상태를 모니터링하고, 운영하며, 원격제어를 수행하는 소프트웨어가 설치된 모국 시스템(200);
   수신정보 설정을 통해 실시간으로 상기 자국(100)의 항로표지 상태 정보의 모니터링을 위한 상태정보의 요청 및 수신하고, 수신한 항로표지의 상태정보를 지도상에서 표시가능하며, 상기 자국(100)의 상태정보 모니터링에 따라 원격제어가 가능한 모바일 장치(300); 및
   상기 모국 시스템(200)과 모바일 장치(300)의 요청에 따라 상기 자국(100)의 상태정보를 수집하여 상기 모국 시스템(200)과 상기 모바일 장치(300)로 분배하는 분배기(400)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 모바일을 이용한 항로표지상태 원격 모니터링, 제어 시스템.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 자국(100)은 상기 분배기(400)와 무선(CDMA) 방식으로 통신하고,
   상기 분배기(400)와 모국은 무선(CDMA) 또는 LAN 통신을 수행하며,
   상기 자국(100)과 모바일 장치(300)는 유동 IP가 설정되고,
   상기 모국(200)과 분배기(400)는 고정 IP가 설정됨을 특징으로 하는 모바일을 이용한 항로표지상태 원격 모니터링, 제어 시스템.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 분배기(400)는,
   항로표지 통합관리 시스템 표준프로토콜에 의한 데이터암호화(AES Mode)로직을 적용하여 모국 시스템(Server)(200)에는 기존 항로표지 모국시스템의 영향도를 최소화하기 위해 AIS Protocol과 Raw Protocol 2가지 Type을 전송하고,
   상기 분배기(Broker)(400)의 위치는 인터넷데이터센터(Internet Data Center) 또는 모국 시스템(Server)(200)와 동일한 위치해 존재하는 것을 특징으로 하는 모바일을 이용한 항로표지상태 원격 모니터링, 제어 시스템.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 모바일장치(300), 모국 시스템(Server)(200) 및 자국(RTU)(100)은 상기 분배기(broker)(400)에 접속을 신청하여 소켓통신을 할 수 있는 대기 상태이고,
   상기 자국(RTU)(100)은 상태정보 전송주기에 따라 연결되어 있는 분배기(Broker)(400)에 메시지를 전송하고 상기 분배기(Broker)(400)는 수신된 메시지를 소켓 통신대기 상태의 모국 시스템(Server)(200)과 모바일 장치(Mobile)(300)에 메시지를 전송하며,
   상기 분배기(Broker)(400)는 수신된 메시지의 MMSI로 전송대상을 검색하고, 상기 MMSI로 연결되어 있는 소켓(TCP/IP) 검색 후 전송하도록 설정된 것을 특징으로 하는 모바일을 이용한 항로표지상태 원격 모니터링, 제어 시스템.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 분배기(400)는,
   고객 또는 일반 사용자가 아닌 사기업 또는 데이터를 분리하여 사용해야 하는 사용자 그룹의 그룹 관리를 분배기에 접속하는 접속 Port로 구별하되, 상기 고객 또는 사용자는 접속 시 특정 접속 포트(Port)를 상기 분배기(400)에 설정된 프로그램에서 부여하여 구분 할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 모바일을 이용한 항로표지상태 원격 모니터링, 제어 시스템.

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