KR20220063636A - 증강현실기반의 장비 모니터링 및 제어시스템 - Google Patents
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Abstract
무선단말기를 이용하여 현장에서 증강현실기반으로 장비의 실시간 모니터링과 제어를 수행할 수 있도록 한 증강현실기반의 장비 모니터링 및 제어시스템에 관한 것으로서, IAS에서 선박의 화물 관리 장비 및 배관 시스템에 장착된 측정 장비로부터 전송된 측정 정보를 수신하여 플랫폼 서버에 동기화하고, 플랫폼 서버는 선박의 화물 관리 장비 및 배관 시스템의 3D 모델링 정보를 저장하며, 실시간으로 전송된 측정 정보와 태그 정보를 매핑하여 저장하며, 무선 단말기로부터 유선 또는 무선을 통해 전송된 모니터링 및 제어 대상 장비의 영상을 기초로 대응하는 3D 모델링 정보를 탐색하고, 탐색한 3D 모델링 정보에 대응하는 태그 정보 및 측정 정보를 무선 단말기에 전달해주며, 무선 단말기는 모니터링 및 제어 대상 장비를 촬영하고, 촬영 영상을 기초로 3D 모델링 정보를 탐색하고, 모니터링 및 제어대상 장비 영상과 태그 정보 및 측정 정보를 증강현실로 구현하여 화면에 디스플레이해주어, 원격에서 엔지니어가 실시간으로 장비 모니터링 및 제어가 가능하도록 한다.
Description
본 발명은 증강현실기반의 장비 모니터링 및 제어시스템에 관한 것으로, 특히 무선단말기를 이용하여 현장에서 증강현실기반으로 장비의 실시간 모니터링과 제어를 수행할 수 있도록 한 증강현실기반의 장비 모니터링 및 제어시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 선박에서 각 장비의 센서가 유선 네트워크를 통해 IAS(Integrated Automation System), CAMS(Control and Alarm Monitoring System)까지 연결되어 있으며, 이 네트워크를 브릿지의 컨트롤 콘솔까지 이어져 있다.
선박에서 사용되고 있는 모니터링 시스템은 W/H(Wheel House), E/R(Engine Room), CCR(Cargo Control Room) 등의 정해진 장소에서 정해진 HMI(Human Machine Interface) 화면을 통해 모니터링하거나 실제 장비에 장착된 게이지를 확인하는 방법이 사용되었다.
따라서 종래의 IAS(Integrated Automation System), CAMS(Control and Alarm Monitoring System)의 모니터링 시스템의 경우, 선원은 IAS(CAMS) 콘솔 또는 브릿지의 컨트롤 콘솔, IAS(CAMS)가 연결되어 있는 PC나 컨트롤 장비에서만 장비의 모니터링과 제어를 해야하는 단점이 있다.
또한, IAS(Integrated Automation System), CAMS(Control and Alarm Monitoring System)의 모니터링 시스템의 경우, 실제로 눈으로 본 것을 모니터링하는 것이 아니라 HMI 그래픽을 통해 모니터링을 수행하므로 이용자 측면에서의 직관성이 부족하다는 단점도 있다.
한편, 선박의 장비를 모니터링 및 제어하기 위해서 종래에 제안된 방법이 아래의 <특허문헌 1> 에 개시되어 있다.
<특허문헌 1> 에는 IAS(Integrated Automation System) 또는 CAMS(Control and Alarm Monitoring System)를 포함하며, 모니터링할 대상 기기에 대한 현재 태그 값을 제공하는 서버 시스템, 모니터링 대상 각종 기기에 대한 영상을 입수하여 제공하는 촬상 수단, 모니터링 대상 각종 기기의 압력, 온도, 유속, 수위에 대한 정보를 제공하는 계측정보 제공수단을 포함하여, 선박의 Wifi 환경의 모바일 모니터링 시스템을 구현한다. 이러한 구성을 통해, 실제로 눈으로 보고 사진으로 촬영한 부분에 대한 모니터링 정보를 보여주므로, 이용자 측면에서 현재 모니터링하고 있는 것에 대해 좀 더 직관적으로 파악할 수 있도록 해준다.
그러나 이러한 <특허문헌 1> 은 현장에서 모바일 기기를 이용하여 실제 눈으로 보고 사진으로 촬영한 부분에 대한 모니터링 정보의 제공으로 직관성 향상은 도모할 수 있으나, 현장에서 실시간으로 모바일 기기를 이용하여 해당 장비를 제어할 수 없는 단점이 있다.
특히, <특허문헌 1> 은 현장에서 모바일 기기를 이용하여 IAS로부터 받은 실시간 모니터링 정보를 확인할 수 없는 단점도 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 일반적인 선박에서 IAS(CAMS) 콘솔 또는 브릿지의 컨트롤 콘솔을 이용하여 장비를 모니터링하는 방법에서 발생하는 제반 문제점 및 종래기술에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 무선단말기를 이용하여 현장에서 증강현실기반으로 장비의 실시간 모니터링과 제어를 수행할 수 있도록 한 증강현실기반의 장비 모니터링 및 제어시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 "증강현실기반의 장비 모니터링 및 제어시스템"은,
선박의 화물 관리 장비 및 배관 시스템에 장착된 측정 장비로부터 전송된 측정 정보를 수신하여 저장하고, 저장한 측정 정보를 플랫폼 서버에 전달해주는 IAS(Integrated Automation System);
상기 선박의 화물 관리 장비 및 배관 시스템의 3D 모델링 정보를 저장하며, 상기 IAS로부터 실시간으로 전송된 측정 정보와 태그 정보를 매핑하여 저장하며, 무선 단말기로부터 유선 또는 무선을 통해 전송된 모니터링 및 제어 대상 장비의 영상을 기초로 대응하는 3D 모델링 정보를 탐색하고, 탐색한 3D 모델링 정보에 대응하는 태그 정보 및 측정 정보를 무선 단말기에 전달해주는 플랫폼 서버; 및
모니터링 및 제어 대상 장비를 촬영하고, 촬영 영상을 기초로 상기 플랫폼 서버에 저장된 3D 모델링 정보를 탐색하고, 모니터링 및 제어대상 장비와 태그 정보 및 측정 정보를 증강현실로 구현하여 화면에 디스플레이해주는 무선 단말기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 "증강현실기반의 장비 모니터링 및 제어시스템"은,
상기 플랫폼 서버와 상기 무선 단말기 사이에 개재되어, 상기 무선 단말기에서 출력되는 모니터링/제어대상 장비의 영상 및 제어 데이터를 UTP방식으로 상기 플랫폼 서버 측으로 전송하며, 상기 플랫폼 서버로부터 UTP 방식으로 전송된 3D 모델링 정보와 태그 정보 및 측정 정보를 상기 무선 단말기에 전달해주는 제1 유무선 통신 네트워크;
상기 플랫폼 서버와 상기 제1 유무선 통신 네트워크 사이에서 UTP 방식의 통신 데이터를 상호 인터페이스 해주는 제1 네트워크 스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 "증강현실기반의 장비 모니터링 및 제어시스템"은,
상기 플랫폼 서버와 상기 무선 단말기 사이에 개재되어, 상기 무선 단말기에서 출력되는 모니터링/제어대상 장비의 영상 및 제어 데이터를 광 통신(Fiber Optic) 방식으로 상기 플랫폼 서버 측으로 전송하며, 상기 플랫폼 서버로부터 광(Fiber Optic) 통신방식으로 전송된 태그 정보 및 측정 정보를 상기 무선 단말기에 전달해주는 제2 유무선 통신 네트워크;
상기 플랫폼 서버와 상기 제2 유무선 통신 네트워크 사이에서 광 방식의 통신 데이터를 상호 인터페이스 해주는 제2 네트워크 스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 플랫폼 서버는,
선박의 화물 관리 장비 및 배관 시스템의 3D 모델링 정보와 IAS로부터 전송된 측정 정보 및 태그 정보를 저장하는 3D 모델링 데이터베이스;
선박의 화물 관리 장비 및 배관 시스템의 설계 도면을 저장하고, 상기 무선 단말기의 요청에 따라 해당 장비의 설계 도면을 제공해주는 설계 도면 제공부;
상기 선박의 화물 관리 장비 및 배관 시스템의 유지보수 매뉴얼과 운영 매뉴얼을 제공하는 유지보수 정보 제공부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 무선 단말기는 증강현실로 구현된 해당 장비의 영상과 태그 정보와 측정 정보 및 제어정보 입력 버튼을 화면에 디스플레이해주고, 상기 화면상에서 상기 제어정보 입력버튼이 조작되면 그에 대응하는 제어 데이터를 생성하여 상기 플랫폼 서버에 전송하여, 현장에서 실시간으로 해당 장비를 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 무선 단말기는,
모니터링 및 제어대상 장비를 촬영하는 카메라;
상기 카메라에 의해 촬영된 영상을 화면에 표출해주며, 증강현실로 구현된 모니터링 및 제어대상 장비의 영상과 태그 정보와 측정 정보 및 제어정보 입력 버튼을 화면에 표출해주는 터치 디스플레이;
상기 모니터링 및 제어대상 장비의 모니터링과 상기 제어정보 입력 버튼의 조작에 따른 제어 데이터를 생성하는 모니터링 및 제어부;
증강현실 애플리케이션을 이용하여 플랫폼 서버로부터 수신한 모니터링 및 제어대상 장비의 영상과 태그 정보와 측정 정보 및 제어정보 입력 버튼을 증강현실로 구현하여 상기 터치 디스플레이에 표시해주는 증강현실(AR) 애플리케이션;
상기 모니터링 및 제어부의 제어에 따라 상기 카메라에 의해 촬영된 영상 또는 제어 데이터를 플랫폼 서버로 전송하고, 상기 플랫폼 서버로부터 전송된 모니터링 및 제어대상 장비의 태그 정보 및 측정 정보를 수신하여 상기 증강현실 애플리케이션에 전달하는 유무선 통신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 무선 단말기는,
상기 플랫폼 서버에 모니터링 및 제어대상 장비의 설계 도면을 요청하고, 상기 플랫폼 서버로부터 전송된 설계 도면을 화면에 표출해주는 도면 뷰어를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 무선 단말기는 상기 제2 유무선 통신 네트워크에 구비된 유선 랜(LAN) 포트에 직접 연결되어 유선 통신을 구현해주는 롤 타입 유선 랜 케이블을 포함하며, 상기 롤 타입 유선 랜 케이블은 상기 무선단말기에 고정 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 무선단말기를 이용하여 현장에서 증강현실기반으로 장비의 실시간 모니터링과 제어를 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 무선 단말기의 카메라와 증강현실 애플리케이션을 통해 육안으로 보이는 장비의 실시간 모니터링과 원격 제어를 함으로써, 제어 대상 시스템을 일일이 찾는 시간과 노력을 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 광통신으로만 연결된 별도의 네트워크 라인이 구성되어 있어, 신뢰성 있는 장비의 실시간 모니터링과 제어를 구현해주는 효과도 있다.
도 1은 본 발명에 따른 증강현실기반의 장비 모니터링 및 제어시스템의 전체 구성도,
도 2는 본 발명에서 모니터링/제어 대상 장비와 3D 모델링 및 설계 도면(P & ID) 플랫폼과의 연결 관계도,
도 3a는 본 발명에서 플랫폼 서버 내의 3D 모델링 데이터베이스 예시도,
도 3b는 본 발명에서 플랫폼 서버 내의 P & ID 데이터베이스 예시도,
도 4는 본 발명에서 P & ID를 이용한 모니터링/제어시의 무선 단말기의 화면 예시도,
도 5는 본 발명에서 증강현실을 이용하여 무선 단말기에서 실시간으로 장비 모니터링/제어를 수행하는 과정을 보인 흐름도이다.
도 2는 본 발명에서 모니터링/제어 대상 장비와 3D 모델링 및 설계 도면(P & ID) 플랫폼과의 연결 관계도,
도 3a는 본 발명에서 플랫폼 서버 내의 3D 모델링 데이터베이스 예시도,
도 3b는 본 발명에서 플랫폼 서버 내의 P & ID 데이터베이스 예시도,
도 4는 본 발명에서 P & ID를 이용한 모니터링/제어시의 무선 단말기의 화면 예시도,
도 5는 본 발명에서 증강현실을 이용하여 무선 단말기에서 실시간으로 장비 모니터링/제어를 수행하는 과정을 보인 흐름도이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 증강현실기반의 장비 모니터링 및 제어시스템을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
이하에서 설명되는 본 발명에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 증강현실기반의 장비 모니터링 및 제어시스템의 전체 구성도로서, 화물 관리 장비 및 배관 시스템(100), IAS(CAMS)(200), 플랫폼 서버(300), 제1 및 제2 네트워크 스위치(410)(420), 제1 및 제2 유무선 통신 네트워크(430)(440) 및 무선 단말기(500)를 포함한다.
화물 관리 장비 및 배관 시스템(100)은 선박의 화물 관리와 관련된 장비와 배관 시스템(밸브, 펌프 등)(110, 120, 130)을 포함하고, 각각의 장비의 주요 위치마다 측정 센서(Instrument)가 설치되어 측정 정보를 IAS(200)에 전송하는 역할을 한다. 여기서 측정 센서마다 장비 및 측정 센서 위치 등을 식별하기 위한 태그(Tag) 정보를 포함한다.
IAS(Integrated Automation System)(200)는 선박의 화물 관리 장비 및 배관 시스템(100)에 장착된 측정 장비로부터 전송된 측정 정보를 수신하여 저장하고, 저장한 측정 정보를 플랫폼 서버(300)에 전달해주는 역할을 한다. 아울러 IAS(200)는 상기 플랫폼 서버(300)로부터 전달되는 제어 데이터를 화물 관리 장비 및 배관 시스템(100)으로 전달하여, 원격의 제어 명령에 따라 실시간으로 화물 관리 장비 및 배관 시스템(100)을 제어하는 역할도 수행한다.
플랫폼 서버(300)는 상기 선박의 화물 관리 장비 및 배관 시스템(100)의 3D 모델링 정보를 저장하며, 상기 IAS(200)로부터 실시간으로 전송된 측정 정보와 태그 정보를 매핑하여 저장하며, 무선 단말기(500)로부터 유선 또는 무선을 통해 전송된 모니터링 및 제어 대상 장비의 영상을 기초로 대응하는 3D 모델링 정보를 탐색하고, 탐색한 3D 모델링 정보에 대응하는 태그 정보 및 측정 정보를 무선 단말기(500)에 전달해주는 역할을 한다.
이러한 플랫폼 서버(300)는 선박의 화물 관리 장비 및 배관 시스템(100)의 3D 모델링 정보와 IAS(200)로부터 전송된 측정 정보 및 태그 정보를 저장하는 3D 모델링 데이터베이스(301), 선박의 화물 관리 장비 및 배관 시스템(100)의 설계 도면을 저장하고, 상기 무선 단말기(500)의 요청에 따라 해당 장비의 설계 도면을 제공해주는 설계 도면 제공부(302), 상기 선박의 화물 관리 장비 및 배관 시스템(100)의 유지보수 매뉴얼과 운영 매뉴얼을 제공하는 유지보수 정보 제공부(303)를 포함할 수 있다.
무선 단말기(500)는 모니터링 및 제어 대상 장비를 촬영하고, 촬영 영상을 기초로 상기 플랫폼 서버(300)에 저장된 3D 모델링 정보를 탐색하고, 모니터링 및 제어 대상 장비의 영상과 태그 정보 및 측정 정보를 증강현실로 구현하여 화면에 디스플레이해주는 역할을 한다.
이러한 무선 단말기(500)는 증강현실로 구현된 해당 장비의 영상과 태그 정보와 측정 정보 및 제어정보 입력 버튼을 화면에 디스플레이해주고, 상기 화면상에서 상기 제어정보 입력버튼이 조작되면 그에 대응하는 제어 데이터를 생성하여 상기 플랫폼 서버(300)에 전송하여, 현장에서 실시간으로 해당 장비를 제어할 수 있다.
상기 무선 단말기(500)는 모니터링 및 제어대상 장비를 촬영하는 카메라(502), 상기 카메라(502)에 의해 촬영된 영상을 화면에 표출해주며, 증강현실로 구현된 모니터링 및 제어대상 장비의 영상과 태그 정보와 측정 정보 및 제어정보 입력 버튼을 화면에 표출해주는 터치 디스플레이(501), 상기 모니터링 및 제어대상 장비의 모니터링과 상기 제어정보 입력 버튼의 조작에 따른 제어 데이터를 생성하는 모니터링 및 제어부(503), 증강현실 애플리케이션을 이용하여 플랫폼 서버(300)로부터 수신한 모니터링 및 제어대상 장비의 영상과 태그 정보와 측정 정보 및 제어정보 입력 버튼을 증강현실로 구현하여 상기 터치 디스플레이(501)에 표시해주는 증강현실(AR) 애플리케이션(504), 상기 모니터링 및 제어부(503)의 제어에 따라 상기 카메라(502)에 의해 촬영된 영상 또는 제어 데이터를 플랫폼 서버(300)로 전송하고, 상기 플랫폼 서버(300)로부터 전송된 모니터링 및 제어대상 장비의 태그 정보 및 측정 정보를 수신하여 상기 증강현실 애플리케이션(504)에 전달하는 유무선 통신부(506)를 포함한다.
또한, 상기 무선 단말기(500)는 상기 플랫폼 서버(300)에 모니터링 및 제어대상 장비의 설계 도면(P & ID)을 요청하고, 상기 플랫폼 서버(300)로부터 전송된 설계 도면을 화면에 표출해주는 도면 뷰어(505)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 무선 단말기(500)는 상기 제2 유무선 통신 네트워크(430)(440)에 구비된 유선 랜(LAN) 포트에 직접 연결되어 유선 통신을 구현해주는 롤 타입 유선 랜 케이블(507)을 포함하며, 상기 롤 타입 유선 랜 케이블(507)은 상기 무선단말기(500)에 고정 설치될 수 있다.
제1 유무선 통신 네트워크(430)는 상기 플랫폼 서버(300)와 상기 무선 단말기(500) 사이에 개재되어, 상기 무선 단말기(500)에서 출력되는 모니터링/제어대상 장비의 영상 및 제어 데이터를 UTP방식으로 상기 플랫폼 서버(300) 측으로 전송하며, 상기 플랫폼 서버(300)로부터 UTP 방식으로 전송된 모니터링 및 제어대상 장비의 태그 정보 및 측정 정보를 상기 무선 단말기(500)에 전달해주는 역할을 한다.
제1 네트워크 스위치(410)는 상기 플랫폼 서버(300)와 상기 제1 유무선 통신 네트워크(430) 사이에서 UTP 방식의 통신 데이터를 상호 인터페이스 해주는 역할을 한다.
제2 유무선 통신 네트워크(440)는 상기 플랫폼 서버(300)와 상기 무선 단말기(500) 사이에 개재되어, 상기 무선 단말기(500)에서 출력되는 모니터링/제어대상 장비의 영상 및 제어 데이터를 광 통신(Fiber Optic) 방식으로 상기 플랫폼 서버 (300)측으로 전송하며, 상기 플랫폼 서버(300)로부터 광(Fiber Optic) 통신방식으로 전송된 3D 모델링 정보와 태그 정보 및 측정 정보를 상기 무선 단말기(500)에 전달해주는 역할을 한다.
제2 네트워크 스위치(420)는 상기 플랫폼 서버(300)와 상기 제2 유무선 통신 네트워크(440) 사이에서 광 방식의 통신 데이터를 상호 인터페이스 해주는 역할을 한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 증강현실기반의 장비 모니터링 및 제어시스템의 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 선박의 화물 관리 장비 및 배관 시스템(100)의 각각의 장비의 주요 위치마다 측정 장비 및 위치 등을 식별하기 위한 태그 정보가 포함된 측정 센서(Instrument)를 설치한다. 이후, 실시간 또는 주기적으로 측정 센서는 해당 위치의 상태를 측정을 하고, 측정 정보를 IAS(200)에 전송한다(S11).
상기 IAS(Integrated Automation System)(200)는 선박의 화물 관리 장비 및 배관 시스템(100)에 장착된 측정 장비로부터 전송된 측정 정보를 수신하여 내부 데이터베이스에 저장하고, 저장한 측정 정보를 플랫폼 서버(300)에 전달하여 측정 정보의 동기화한다(S12).
상기 플랫폼 서버(300)는 선박의 화물 관리 장비 및 배관 시스템(100)의 각각의 장비의 3D 모델링 정보를 사전에 3D 모델링 데이터베이스(301)에 저장한다. 이후, 태그 정보를 포함하는 측정정보를 수신하면, 태그 정보를 기반으로 해당하는 장비의 3D 모델링 정보를 3D 모델링 데이터베이스(301)에서 탐색하고, 탐색한 해당 장비의 3D 모델링 정보와 태그 정보 및 측정 정보를 매핑하여 저장해 놓는다.
도 3a는 3D 모델링 데이터베이스(301)에 저장해 놓은 3D 모델링 데이터의 예시이다. 시스템(목록), 장비 명, 3D 모델링 명, 태그 등과 같은 형태로 장비의 3D 모델링 데이터를 저장해 놓는다.
여기서 플랫폼 서버(300)는 해당 장비의 설계 도면을 설계 도면 제공부(302)에 저장해 놓은 것으로 가정한다.
선내의 작업자 또는 관리자는 선박의 화물 관리 장비 및 배관 시스템(100)의 장비 상태를 모니터링하거나 유지보수 또는 제어하기 위해서, 휴대한 무선 단말기(500)를 이용하여 모니터링 및 제어대상 장비를 촬영한다.
즉, 작업자 또는 관리자는 모니터링 및 제어대상 장비를 모니터링하거나 제어하기 위해서, 무선 단말기(500)의 증강현실 애플리케이션(504)을 실행시키고, 카메라(502)를 이용하여 모니터링 및 제어대상 장비를 촬영한다.
상기 카메라(502)에 의해 촬영된 영상은 터치 디스플레이(501)에 디스플레이되며, 증강현실 애플리케이션(504)을 통해 플랫폼 서버(300)와 접속한 후 카메라(502)에 의해 촬영된 영상을 인식하고, 인식한 영상 데이터를 플랫폼 서버(300)에 전송한다(S13).
여기서 무선 단말기(500)의 유무선 통신부(506)는 롤 타입 유선 랜 케이블(507)이 유무선 통신 네트워크와 연결되어 있으면, 상기 증강현실 애플리케이션(504)에서 인식한 영상 데이터를 설정된 유선 통신 방식에 맞는 포맷으로 변환하여 출력한다.
이때, 롤 타입 유선 랜 케이블(507)이 제1 유무선 통신 네트워크(430)의 유선 랜 포트에 접속되어 있으면, 제1 유무선 통신 네트워크(430)로 인식한 영상 데이터를 전송해주고, 제2 유무선 통신 네트워크(440)의 유선 랜 포트에 접속되어 있으면, 제2 유무선 통신 네트워크(440)로 인식한 영상 데이터를 전송해준다.
롤 타입 유선 랜 케이블(507)이 제1 및 제2 유무선 통신 네트워크(430)(440)에 연결되어 있지 않으면, 유무선 통신부(506)는 인식한 영상 데이터를 설정된 포맷의 무선 데이터로 만들어 제1 및 제2 유무선 통신 네트워크(430)(440)로 전송한다.
상기 제1 유무선 통신 네트워크(430)는 유선을 통해 인식한 영상 데이터가 수신되면 이를 UTP 방식의 데이터 포맷으로 변환하여 제1 네트워크 스위치(410)를 통해 플랫폼 서버(300)에 전송한다.
아울러 제2 유무선 통신 네트워크(440)는 유선을 통해 인식한 영상 데이터가 수신되면 이를 광 통신(Fiber Optic) 방식의 데이터 포맷으로 변환하여 제2 네트워크 스위치(420)를 통해 플랫폼 서버(300)에 전송한다.
또한, 상기 제1 유무선 통신 네트워크(430)는 무선 액세스포인트를 통해 인식한 영상 데이터가 수신되면 이를 UTP 방식의 데이터 포맷으로 변환하여 제1 네트워크 스위치(410)를 통해 플랫폼 서버(300)에 전송한다.
아울러 제2 유무선 통신 네트워크(440)는 무선 액세스포인트를 통해 인식한 영상 데이터가 수신되면 이를 광 통신(Fiber Optic) 방식의 데이터 포맷으로 변환하여 제2 네트워크 스위치(420)를 통해 플랫폼 서버(300)에 전송한다.
여기서 제2 유무선 통신 네트워크(440)는 핵심 관리자(엔지니어)의 주유 동선과 사무실, 선실, 장비 룸 등에 배치되어, 긴급 상황에 즉각 장비의 모니터링과 제어를 수행하기 위해 구비된다.
플랫폼 서버(300)는 상기 무선 단말기(500)로부터 증강현실을 통해 영상 데이터가 전송되면, 3D 모델링 데이터베이스(301)를 검색하여, 수신한 영상 데이터와 일치하는 3D 모델링 정보를 탐색한다. 이 탐색 결과 일치하는 3D 모델링 정보가 탐색되면, 그 3D 모델링 정보에 매핑된 태그 정보를 추출하고, 추출한 태그 정보에 매핑된 해당 센서의 모니터링 정보(측정 정보)와 태그 정보를 무선 단말기(500) 측으로 전송한다(S14).
상기 플랫폼 서버(300)로부터 출력되는 태그 정보 및 측정 정보는 제1 네트워크 스위치(410) 및 제1 유무선 통신 네트워크(430)를 통해 무선 단말기(500)에 전달되거나, 제2 네트워크 스위치(420) 및 제2 유무선 통신 네트워크(440)를 통해 무선 단말기(500)에 전달된다.
무선 단말기(500)의 유무선 통신부(506)는 제1 유무선 통신 네트워크(430) 또는 제2 유무선 통신 네트워크(440)를 통해 수신한 태그 정보 및 측정 정보(모니터링 정보)를 증강현실 애플리케이션(504)에 전달한다.
상기 증강현실 애플리케이션(504)은 터치 디스플레이(501)에 디스플레이된 모니터링 및 제어대상 장비의 영상 위에 태그 정보 및 측정 정보를 증강현실로 구현하여 디스플레이해준다(S15). 이때, 화면에는 해당 장비의 제어를 위한 장비 제어 버튼과 해당 장비의 3D 모델 출력을 위한 3D 모델 출력 버튼 및 해당 장비의 유지보수를 위한 설계 도면(P & ID) 출력 버튼도 증강현실로 함께 구현하여 디스플레이해준다.
도 2는 화물 관리 장비 및 배관 시스템(100)의 장비와 3D 모델링 정보 및 설계 도면(P & ID), 플랫폼 서버(300)와 무선 단말기(500)의 연결 관계이다.
무선 단말기(500)의 화면에는 촬영된 장비의 태그 정보(A Pump), 모니터링 정보(Press: 10), 제어 버튼(Start, Stop, UP, DOWN), 3D 모델링 도면 출력 버튼, 설계 도면 출력 버튼이 함께 증강현실로 구현되어 디스플레이된다.
화면에 증강현실로 디스플레이되는 장비의 모니터링 정보를 보면서, 작업자(엔지니어)는 3D 모델링 출력 버튼이나 설계 도면(P & ID) 출력 버튼을 눌러, 해당 장비의 3D 모델링 도면이나 설계 도면을 요청할 수 있다.
터치 디스플레이(501)를 통해 3D 모델링 출력 버튼이나 설계 도면 출력 버튼이 눌러지면, 모니터링 & 제어부(503)의 제어하에, 유무선 통신부(506)는 조작된 버튼에 대응하는 도면 요청 정보를 플랫폼 서버(300)에 요청한다. 유무선 통신부(506)에서 요청되는 도면 요청 정보는 제1 유무선 통신 네트워크(430), 제1 네트워크 스위치(410)를 통해 UTP 통신 방식으로 플랫폼 서버(300)에 전달되거나, 제2 유무선 통신 네트워크(440), 제2 네트워크 스위치(420)를 통해 광 통신 방식으로 플랫폼 서버(300)에 전달된다.
플랫폼 서버(300)의 3D 모델링 데이터베이스(301)는 3D 모델링 정보 요청 시 태그 정보를 기초로 저장된 3D 모델링 정보를 추출하여 상기 무선 단말기(500)에 전달하며, 설계 도면 제공부(302)는 설계 도면(P & ID) 요청 시 태그 정보를 기초로 해당 장비의 설계 도면을 추출하여 상기 무선 단말기(500)에 전송한다(S16).
도 3b는 설계 도면 제공부(302)에 등록된 설계 도면 데이터베이스의 예시이다. 시스템(목록), P & ID 파일명, 태그 등의 포맷으로 설계 도면이 데이터베이스화되어 있다. 따라서 태그 정보를 이용하면 쉽게 해당 장비의 설계 도면을 추출할 수 있다.
플랫폼 서버(300)에서 전송되는 3D 모델링 정보 또는 설계 도면은, 제1네트워크 스위치(410) 및 제1 유무선 통신 네트워크(430)를 통해 무선 단말기(500)에 전달되거나, 제2네트워크 스위치(420) 및 제2 유무선 통신 네트워크(440)를 통해 무선 단말기(500)에 전달된다.
무선 단말기(500)는 유무선 통신부(506)를 통해 수신한 3D 모델링 정보나 설계 도면을 수신하고, 도면 뷰어(505)에서 이를 처리하여 터치 디스플레이(501)에 3D 모델링 도면이나 설계 도면을 디스플레이해준다.
도 4는 P & ID를 이용한 모니터링/제어 시 P & ID 도면을 터치 디스플레이(501)에 표출한 예시이다.
한편, 본 발명의 다른 특징으로서, 화면에 증강현실로 디스플레이되는 장비의 모니터링 정보를 보면서, 작업자(엔지니어)는 제어 정보 입력버튼을 조작하여, 실시간으로 현장에서 장비를 제어할 수 있다(S17).
증강현실 화면을 통해 작업자(엔지니어)가 제어 입력 버튼(Start, Stop, UP, DOWN)이 눌러지면, 모니터링 & 제어부(503)의 제어하에, 유무선 통신부(506)는 조작된 버튼에 대응하는 제어 데이터를 플랫폼 서버(300)에 전송한다. 유무선 통신부(506)에서 전송된 제어 데이터는 제1 유무선 통신 네트워크(430), 제1 네트워크 스위치(410)를 통해 UTP 통신 방식으로 플랫폼 서버(300)에 전달되거나, 제2 유무선 통신 네트워크(440), 제2 네트워크 스위치(420)를 통해 광 통신 방식으로 플랫폼 서버(300)에 전달된다.
플랫폼 서버(300)의 유지보수 정보 제공부(303)는 제어 데이터 수신 시, 이를 IAS(200)로 전달하여, 장비의 제어가 이루어지도록 한다.
한편, 본 발명은 증강현실을 이용하지 않고, 무선 단말기(500)에서 플랫폼 서버(300)와 연동하여, 도 3a 및 도 3b와 같은 데이터베이스에서 시스템 목록을 보고, 모니터링 및 제어 대상 장비를 선택할 수 있다. 아울러 시스템 목록을 보고 3D 모델링 정보나 P & ID 설계 도면도 불러올 수 있다(S21).
아울러 3D 모델링이나 P & ID에 매핑된 태그를 누르면, 모니터링 정보 조회 신호가 플랫폼 서버(300)에 전송되어, 해당 장비의 모니터링 정보가 화면에 표출된다(S22).
화면상에서 장비 제어 시는, 장비의 모니터링 정보를 보면서, 작업자(엔지니어)는 제어 정보 입력버튼을 조작하여, 실시간으로 현장에서 장비를 제어할 수 있다(S23).
화면을 통해 작업자(엔지니어)가 제어 입력 버튼(Start, Stop, UP, DOWN)이 눌러지면, 모니터링 & 제어부(503)의 제어하에, 유무선 통신부(506)는 조작된 버튼에 대응하는 제어 데이터를 플랫폼 서버(300)에 전송한다. 유무선 통신부(506)에서 전송된 제어 데이터는 제1 유무선 통신 네트워크(430), 제1 네트워크 스위치(410)를 통해 UTP 통신 방식으로 플랫폼 서버(300)에 전달되거나, 제2 유무선 통신 네트워크(440), 제2 네트워크 스위치(420)를 통해 광 통신 방식으로 플랫폼 서버(300)에 전달된다.
플랫폼 서버(300)의 유지보수 정보 제공부(303)는 제어 데이터 수신 시, 이를 IAS(200)로 전달하여, 장비의 제어가 이루어지도록 한다.
이상 상술한 본 발명은, 무선단말기를 이용하여 현장에서 증강현실기반으로 장비의 실시간 모니터링과 제어를 수행할 수 있으며, 무선 단말기의 카메라와 증강현실 애플리케이션을 통해 육안으로 보이는 장비의 실시간 모니터링과 원격 제어를 함으로써, 제어 대상 시스템을 일일이 찾는 시간과 노력을 절감할 수 있다.
아울러 광통신으로만 연결된 별도의 네트워크 라인이 구성되어 있어, 신뢰성 있는 장비의 실시간 모니터링과 제어를 도모해줄 수 있다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.
100: 화물 관리 장비 및 배관 시스템
200: IAS(CAMS)
300: 플랫폼 서버
301: 3D 모델링 데이터베이스
302: 설계도면 제공부
303: 유지보수 정보 제공부
410: 제1 네트워크 스위치
420: 제2 네트워크 스위치
430: 제1 유무선 통신 네트워크
440: 제2 유무선 통신 네트워크
500: 무선 단말기
200: IAS(CAMS)
300: 플랫폼 서버
301: 3D 모델링 데이터베이스
302: 설계도면 제공부
303: 유지보수 정보 제공부
410: 제1 네트워크 스위치
420: 제2 네트워크 스위치
430: 제1 유무선 통신 네트워크
440: 제2 유무선 통신 네트워크
500: 무선 단말기
Claims (8)
- 선박의 화물 관리 장비 및 배관 시스템에 장착된 측정 장비로부터 전송된 측정 정보를 수신하여 저장하고, 저장한 측정 정보를 플랫폼 서버에 전달해주는 IAS(Integrated Automation System);
상기 선박의 화물 관리 장비 및 배관 시스템의 3D 모델링 정보를 저장하며, 상기 IAS로부터 실시간으로 전송된 측정 정보와 태그 정보를 매핑하여 저장하며, 무선 단말기로부터 유선 또는 무선을 통해 전송된 모니터링 및 제어 대상 장비의 영상을 기초로 대응하는 3D 모델링 정보를 탐색하고, 탐색한 3D 모델링 정보에 대응하는 태그 정보 및 측정 정보를 무선 단말기에 전달해주는 플랫폼 서버; 및
모니터링 및 제어 대상 장비를 촬영하고, 촬영 영상을 기초로 상기 플랫폼 서버에 저장된 3D 모델링 정보를 탐색하고, 모니터링 및 제어대상 장비 영상과 태그 정보 및 측정 정보를 증강현실로 구현하여 화면에 디스플레이해주는 무선 단말기를 포함하는 것을 특징으로 하는 증강현실기반의 장비 모니터링 및 제어시스템.
- 청구항 1에서, 상기 플랫폼 서버와 상기 무선 단말기 사이에 개재되어, 상기 무선 단말기에서 출력되는 모니터링/제어대상 장비의 영상 및 제어 데이터를 UTP방식으로 상기 플랫폼 서버 측으로 전송하며, 상기 플랫폼 서버로부터 UTP 방식으로 전송된 3D 모델링 정보와 태그 정보 및 측정 정보를 상기 무선 단말기에 전달해주는 제1 유무선 통신 네트워크;
상기 플랫폼 서버와 상기 제1 유무선 통신 네트워크 사이에서 UTP 방식의 통신 데이터를 상호 인터페이스 해주는 제1 네트워크 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 증강현실기반의 장비 모니터링 및 제어시스템.
- 청구항 1에서, 상기 플랫폼 서버와 상기 무선 단말기 사이에 개재되어, 상기 무선 단말기에서 출력되는 모니터링/제어대상 장비의 영상 및 제어 데이터를 광 통신(Fiber Optic) 방식으로 상기 플랫폼 서버 측으로 전송하며, 상기 플랫폼 서버로부터 광(Fiber Optic) 통신방식으로 전송된 태그 정보 및 측정 정보를 상기 무선 단말기에 전달해주는 제2 유무선 통신 네트워크;
상기 플랫폼 서버와 상기 제2 유무선 통신 네트워크 사이에서 광 방식의 통신 데이터를 상호 인터페이스 해주는 제2 네트워크 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 증강현실기반의 장비 모니터링 및 제어시스템.
- 청구항 1에서, 상기 플랫폼 서버는,
선박의 화물 관리 장비 및 배관 시스템의 3D 모델링 정보와 IAS로부터 전송된 측정 정보 및 태그 정보를 저장하는 3D 모델링 데이터베이스;
선박의 화물 관리 장비 및 배관 시스템의 설계 도면을 저장하고, 상기 무선 단말기의 요청에 따라 해당 장비의 설계 도면을 제공해주는 설계 도면 제공부;
상기 선박의 화물 관리 장비 및 배관 시스템의 유지보수 매뉴얼과 운영 매뉴얼을 제공하는 유지보수 정보 제공부를 포함하는 것을 특징으로 하는 증강현실기반의 장비 모니터링 및 제어시스템.
- 청구항 1에서, 상기 무선 단말기는 증강현실로 구현된 해당 장비의 영상과 태그 정보와 측정 정보 및 제어정보 입력 버튼을 화면에 디스플레이해주고, 상기 화면상에서 상기 제어정보 입력버튼이 조작되면 그에 대응하는 제어 데이터를 생성하여 상기 플랫폼 서버에 전송하여, 현장에서 실시간으로 해당 장비를 제어하는 것을 특징으로 하는 증강현실기반의 장비 모니터링 및 제어시스템.
- 청구항 1에서, 상기 무선 단말기는,
모니터링 및 제어대상 장비를 촬영하는 카메라;
상기 카메라에 의해 촬영된 영상을 화면에 표출해주며, 증강현실로 구현된 모니터링 및 제어대상 장비의 영상과 태그 정보와 측정 정보 및 제어정보 입력 버튼을 화면에 표출해주는 터치 디스플레이;
상기 모니터링 및 제어대상 장비의 모니터링과 상기 제어정보 입력 버튼의 조작에 따른 제어 데이터를 생성하는 모니터링 및 제어부;
증강현실 애플리케이션을 이용하여 플랫폼 서버로부터 수신한 모니터링 및 제어대상 장비의 영상과 태그 정보와 측정 정보 및 제어정보 입력 버튼을 증강현실로 구현하여 상기 터치 디스플레이에 표시해주는 증강현실(AR) 애플리케이션;
상기 모니터링 및 제어부의 제어에 따라 상기 카메라에 의해 촬영된 영상 또는 제어 데이터를 플랫폼 서버로 전송하고, 상기 플랫폼 서버로부터 전송된 모니터링 및 제어대상 장비의 태그 정보 및 측정 정보를 수신하여 상기 증강현실 애플리케이션에 전달하는 유무선 통신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 증강현실기반의 장비 모니터링 및 제어시스템.
- 청구항 1에서, 상기 무선 단말기는,
상기 플랫폼 서버에 모니터링 및 제어대상 장비의 3D 모델링 도면 또는 설계 도면을 요청하고, 상기 플랫폼 서버로부터 전송된 3D 모델링 도면 또는 설계 도면을 화면에 표출해주는 도면 뷰어를 포함하는 것을 특징으로 하는 증강현실기반의 장비 모니터링 및 제어시스템.
- 청구항 3에서, 상기 무선 단말기는 상기 제2 유무선 통신 네트워크에 구비된 유선 랜(LAN) 포트에 직접 연결되어 유선 통신을 구현해주는 롤 타입 유선 랜 케이블을 포함하며, 상기 롤 타입 유선 랜 케이블은 상기 무선단말기에 고정 설치되는 것을 특징으로 하는 증강현실기반의 장비 모니터링 및 제어시스템
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|---|---|---|---|---|
| KR20140038589A (ko) | 2012-09-20 | 2014-03-31 | 대우조선해양 주식회사 | 선박의 Ｗｉｆｉ 환경의 모바일 모니터링 시스템 및 방법 |
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