KR20230003962A - 안전 운항 지원 서비스 어플리케이션의 개발을 위한 선박 시뮬레이터 연계 시험 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기자재의 운용데이터를 수신받아 관리하는 데이터서버와, 상기 데이터서버가 수신받은 상기 운용데이터를 수집, 처리 및 전송하는 통합데이터관리모듈을 포함하는 선박데이터관리서버와, 상기 선박데이터관리서버로부터 상기 운용데이터를 전송받는 선박어플리케이션을 포함하는 안전 운항 지원 서비스 어플리케이션의 개발을 위한 선박 시뮬레이터 연계 시험 방법에 있어서, 선박으로부터 시뮬레이션이 이루어지는 기자재를 선택하는 기자재 선택단계; 상기 선박이 운항되는 항로를 설정하여 상기 항로에 상기 기자재를 시뮬레이션하는 기자재 시뮬레이션단계; 상기 기자재의 시뮬레이션을 통해 얻어진 상기 기자재의 운용데이터를 지속적으로 수집하여 상기 선박데이터관리서버에 전송하는 운용데이터 수집단계; 상기 선박어플리케이션을 통해 상기 운용데이터의 전송요청 신호를 코드화하여 신호코드를 형성하고, 상기 신호코드를 상기 선박데이터관리서버에 전송하는 신호코드 전송단계; 상기 신호코드와 매칭되는 상기 운용데이터를 상기 선박데이터관리서버에서 상기 선박어플리케이션으로 전송하는 운용데이터 전송단계;를 포함하는 것을 기술적 요지로 한다. 이에 의해 선박을 실제로 항해시키지 않고 시뮬레이션을 통해 안전운항 지원, 유지보수 지원이 가능한 운항 지원 서비스 어플리케이션 개발을 위한 운용데이터 생성 및 관리가 가능하며, 시뮬레이션을 통해 얻어진 운용데이터를 선박의 데이터서버에 의해 관리가 가능한 효과가 있다. 또한, 운용데이터 교환을 위해 운용데이터에 코드화 기법을 적용하여 네트워크 트래픽 감소 및 전송효율 향상이 가능한 효과가 있다.
Description
본 발명은 안전 운항 지원 서비스 어플리케이션의 개발을 위한 선박 시뮬레이터 연계 시험 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 선박을 실제로 항해시키지 않고 시뮬레이션을 통해 안전운항 지원, 유지보수 지원이 가능한 운항 지원 서비스 어플리케이션 개발을 위한 운용데이터 생성 및 관리가 가능하며, 시뮬레이션을 통해 얻어진 운용데이터를 선박의 데이터서버에 의해 관리가 가능한 안전 운항 지원 서비스 어플리케이션의 개발을 위한 선박 시뮬레이터 연계 시험 방법에 관한 것이다.
또한, 운용데이터 교환을 위해 운용데이터에 코드화 기법을 적용하여 네트워크 트래픽 감소 및 전송효율 향상이 가능한 안전 운항 지원 서비스 어플리케이션의 개발을 위한 선박 시뮬레이터 연계 시험 방법에 관한 것이다.
해상에서 운항 중인 선박의 위치와 탑재 장비 상태의 실시간 모니터링에 관한 연구는 오래전부터 대두되어 왔으며, 조선소, 해운사, 선박 기자재 제조사는 필요에 따라 선박 원격 모니터링 시스템(remote monitoring system, RMS) 등과 같은 안전 운항 지원 서비스 제공 시스템을 구축하여 운영하고 있다. 일반적으로 이러한 시스템은 선박 위치 확인 등 관리 목적으로 활용되고 있으나, 실시간으로 장비의 상태를 정확히 파악하는 것에는 한계가 있다. 또한, 대부분의 기자재 및 자동화 장비의 경우에는 전용 선박 안전 운항 및 유지보수 지원 시스템, 원격 모니터링 시스템 등을 통해 각 제조사에서 공급한 장비에 국한한 상태 확인 및 관리 기능이 제공되고 있는 실정이다. 이에 의해 기관 및 자동화 관련 장비에 대한 상대적 표준화가 잘 이루어지지 않고 독립적인 형태로 되어있기 때문에 인터페이스 및 통합 관리의 어려움이 존재한다.
이러한 선박 기관 및 자동화 관련 장비의 운용데이터를 활용하여 안전 운항 지원, 유지보수 지원 등의 어플리케이션의 개발을 위해서는 선박에 탑재되는 수많은 장비 및 센서로부터 획득된 데이터가 확보되어야 하는데, 확보되는 데이터는 육상 또는 타선과의 교환이 가능하도록 데이터 교환에 관한 표준이 요구되는 실정이다. 따라서 이러한 문제를 극복하기 위한 목적으로 해상 필드 데이터 공유를 위해 해상 필드 데이터 공유를 위한 선박 데이터 서버에 관한 국제표준인 ISO 19847과, 이를 기반으로 하는 데이터 교환 형식 및 방법에 관한 국제표준인 ISO 19848이 공표되었다.
선박 데이터 서버의 구현을 위한 요구사항은 ISO 19847에서 정의하고 있지만, 실제 적용을 위해서 관리되는 센서, 장비의 데이터 획득 지점의 수나 종류에 따라 수 개에서 수천 개의 데이터베이스 테이블의 정의 및 생성이 필요하다. 또한, 관리 서버와 데이터를 교환하기 위한 요구사항은 ISO 19848에서 정의하고 있는데, 여기서는 기본적으로 URI(uniform resource identifier) 형태로 데이터 채널을 특정한다. 이는 특성상 슬래시(/)를 활용하여 계층적인 형태로 표현이 가능하기 때문에 데이터활용 측면에서 직관성은 가지지만, 관리 및 개발 측면에서는 각각의 데이터베이스 테이블과 이에 해당하는 URI와 연결해주는 작업이 요구된다.
이러한 URI 형태의 데이터는 해당 표준에서 별칭을 부여하여 그룹화하는 방법 등을 제시하고는 있지만, 이는 모두 데이터 활용을 편의에 중점을 두고 있기 때문에 정작 해당 데이터를 관리, 데이터를 식별, 데이터를 전송하는 데 불편함이 있다는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 선박을 실제로 항해시키지 않고 시뮬레이션을 통해 안전운항 지원, 유지보수 지원이 가능한 운항 지원 서비스 어플리케이션 개발을 위한 운용데이터 생성 및 관리가 가능하며, 시뮬레이션을 통해 얻어진 운용데이터를 선박의 데이터서버에 의해 관리가 가능한 안전 운항 지원 서비스 어플리케이션의 개발을 위한 선박 시뮬레이터 연계 시험 방법을 제공하는 것이다.
또한, 운용데이터 교환을 위해 운용데이터에 코드화 기법을 적용하여 네트워크 트래픽 감소 및 전송효율 향상이 가능한 안전 운항 지원 서비스 어플리케이션의 개발을 위한 선박 시뮬레이터 연계 시험 방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적은, 기자재의 운용데이터를 수신받아 관리하는 데이터서버와, 상기 데이터서버가 수신받은 상기 운용데이터를 수집, 처리 및 전송하는 통합데이터관리모듈을 포함하는 선박데이터관리서버와, 상기 선박데이터관리서버로부터 상기 운용데이터를 전송받는 선박어플리케이션을 포함하는 안전 운항 지원 서비스 어플리케이션의 개발을 위한 선박 시뮬레이터 연계 시험 방법에 있어서, 선박으로부터 시뮬레이션이 이루어지는 기자재를 선택하는 기자재 선택단계; 상기 선박이 운항되는 항로를 설정하여 상기 항로에 상기 기자재를 시뮬레이션하는 기자재 시뮬레이션단계; 상기 기자재의 시뮬레이션을 통해 얻어진 상기 기자재의 운용데이터를 지속적으로 수집하여 상기 선박데이터관리서버에 전송하는 운용데이터 수집단계; 상기 선박어플리케이션을 통해 상기 운용데이터의 전송요청 신호를 코드화하여 신호코드를 형성하고, 상기 신호코드를 상기 선박데이터관리서버에 전송하는 신호코드 전송단계; 상기 신호코드와 매칭되는 상기 운용데이터를 상기 선박데이터관리서버에서 상기 선박어플리케이션으로 전송하는 운용데이터 전송단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 안전 운항 지원 서비스 어플리케이션의 개발을 위한 선박 시뮬레이터 연계 시험 방법에 의해서 달성된다.
여기서, 상기 신호코드 전송단계 이후에, 상기 선박데이터관리서버로 전송된 상기 운용데이터를 코드화하여 데이터코드를 형성하는 데이터 코드화단계;를 더 포함하며, 상기 운용데이터 전송단계는, 상기 운용데이터를 상기 데이터코드 형태로 전송하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 선박어플리케이션은, 상기 선박데이터관리서버로부터 상기 데이터코드를 실시간으로 전송받는 실시간모니터링어플리케이션과, 상기 선박데이터관리서버에 요청신호를 보내어 상기 데이터코드를 전송받는 충돌위험도평가어플리케이션과, 상기 선박데이터관리서버로부터 상기 데이터코드와 함께 상기 운용데이터의 파일을 전송받는 이상진단어플리케이션을 포함하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 선박을 실제로 항해시키지 않고 시뮬레이션을 통해 안전운항 지원, 유지보수 지원이 가능한 운항 지원 서비스 어플리케이션 개발을 위한 운용데이터 생성 및 관리가 가능하며, 시뮬레이션을 통해 얻어진 운용데이터를 선박의 데이터서버에 의해 관리가 가능한 효과가 있다.
또한, 운용데이터 교환을 위해 운용데이터에 코드화 기법을 적용하여 네트워크 트래픽 감소 및 전송효율 향상이 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 각 구성요소들의 구성도이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 안전 운항 지원 서비스 어플리케이션의 개발을 위한 선박 시뮬레이터 연계 시험 방법의 순서도이고,
도 3은 선박 시뮬레이터를 이용한 선박이 운항되는 항로를 설정하는 방법을 나타낸 설명도이고,
도 4는 기자재의 정보에 대한 코드를 나타낸 표이고,
도 5는 선박 시뮬레이터를 이용한 기자재 시뮬레이션을 나타낸 화면이고,
도 6은 선박 데이터 관리 시스템의 화면이고,
도 7은 시뮬레이션에 따른 데이터 축적을 나타낸 화면이고,
도 8은 어플리케이션을 이용한 실시간 데이터 수신 및 표시 화면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 안전 운항 지원 서비스 어플리케이션의 개발을 위한 선박 시뮬레이터 연계 시험 방법의 순서도이고,
도 3은 선박 시뮬레이터를 이용한 선박이 운항되는 항로를 설정하는 방법을 나타낸 설명도이고,
도 4는 기자재의 정보에 대한 코드를 나타낸 표이고,
도 5는 선박 시뮬레이터를 이용한 기자재 시뮬레이션을 나타낸 화면이고,
도 6은 선박 데이터 관리 시스템의 화면이고,
도 7은 시뮬레이션에 따른 데이터 축적을 나타낸 화면이고,
도 8은 어플리케이션을 이용한 실시간 데이터 수신 및 표시 화면이다.
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 각 구성요소들의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 안전 운항 지원 서비스 어플리케이션의 개발을 위한 선박 시뮬레이터 연계 시험 방법의 순서도이고, 도 3은 선박 시뮬레이터를 이용한 선박이 운항되는 항로를 설정하는 방법을 나타낸 설명도이고, 도 4는 기자재의 정보에 대한 코드를 나타낸 표이고, 도 5는 선박 시뮬레이터를 이용한 기자재 시뮬레이션을 나타낸 화면이고, 도 6은 선박 데이터 관리 시스템의 화면이고, 도 7은 시뮬레이션에 따른 데이터 축적을 나타낸 화면이고, 도 8은 어플리케이션을 이용한 실시간 데이터 수신 및 표시 화면이다.
본 발명에서 사용되는 플랫폼(100)은, 도 1에 도시된 바와 같이 선박플랫폼(110)과 육상플랫폼(120)으로 이루어진다.
여기서 선박플랫폼(110)은, 선박데이터관리서버(111) 및 선박어플리케이션(shipboard application, 112)으로 구성된다.
선박데이터관리서버(111)는, 기자재의 운용데이터를 수신받아 관리하는 선박데이터서버(data server, 111a)와, 선박데이터서버(111a)가 수신받은 운용데이터를 수집, 처리 및 전송하는 통합데이터관리모듈(integrated data management module, 111b)을 포함한다. 여기서 통합데이터관리모듈(111b)은 ISO 19847 요구사항에 맞춰 관리되는 구성에 해당하며, ISO 19847 기준에 맞춰 입력기능, 출력기능, 데이터 저장공간으로 구성된다. 입력기능은 실시간 데이터 스트리밍(data streaming)과 데이터 저장(data stored)으로 구분되며, 출력기능은 스트리밍(streaming) 전송 서비스, 요청-응답(request-response) 전송 서비스, 파일 전송 서비스의 세 가지 형태로 데이터를 전송하도록 정의된다.
선박어플리케이션(112)은, 선박데이터관리서버(111)로부터 운용데이터를 전송받는 구성으로, 실시간모니터링어플리케이션(112a), 충돌위험도평가어플리케이션(112b) 및 이상진단어플리케이션(112c)을 포함한다. 이러한 선박어플리케이션(112)은 하기의 데이터코드 전송단계(S500)에서 상세히 설명한다.
육상플랫폼(120)은, 선박데이터관리서버(111)를 통해 운용데이터를 전송받는 육상데이터서버(121) 및 육상어플리케이션(122)을 포함하며, 육상어플리케이션(122)은 선박운항관리어플리케이션(122a), 충돌위험도평가어플리케이션(122b) 및 고장및수명예측어플리케이션(122c)을 포함한다.
이와 같은 플랫폼(100)을 이용한 본 발명에 따른 선박 시뮬레이터를 연계한 핵심 기자재의 수명예측 및 고장진단 방법은, 도 2에 도시된 바와 같이 기자재 선택단계(S100), 기자재 시뮬레이션단계(S200), 운용데이터 수집단계(S300), 신호코드 전송단계(S400), 데이터 코드화단계(S500) 및 운용데이터 전송단계(S600)를 포함한다.
기자재 선택단계(S100)는, 선박으로부터 시뮬레이션이 이루어지는 기자재를 선택하는 단계를 의미한다.
선박의 경우 수 많은 기자재를 포함하고 있으나 모든 기자재를 시뮬레이션 할 수 없기 때문에 이러한 기자재 중 안정 운항과 관련된 기자재를 선택하여 시뮬레이션이 이루어지도록 한다. 여기서 안전 운항과 관련된 기자재는 메인엔진, 발전기, 윤활, 청수, 보일러, 스티어링, 메인제어패널 등이 있으나 이에 한정되지는 않으며, 복수의 기자재를 선택할수록 안전 운항 지원 서비스의 정확도가 증가할 수 있다.
기자재 시뮬레이션단계(S200)는, 선박이 운항되는 항로를 설정하여 항로에 기자재를 시뮬레이션하는 단계를 의미한다.
선박에 설치되는 기자재의 운용데이터를 얻기 위해서는 실제로 선박이 운항하여 해당 운용데이터를 축적해야 하나, 다량의 운용데이터 축적을 위해 선박을 매번 직접 운항하기에는 시간과 비용이 많이 소모된다는 문제점이 있다. 따라서 선박이 직접 운항되지 않더라도 기자재의 안전 운항을 위한 운용데이터를 얻을 수 있도록 선박의 기자재를 시뮬레이션한다.
이러한 기자재를 시뮬레이션하기 위해서는 도 3에 도시된 바와 같이 선박운항 시뮬레이터를 이용하여 선박이 실제로 운항되는 항로를 설정하고, 해당 항로에서 나타나는 파도변화, 조류변화, 바람변화, 기상변화, 해양환경변화 등을 설정한다. 그 다음 해당 항로에 실제 운항 속도와 동일하게 선박을 운항시키고, 이를 통해 선박의 기자재를 시뮬레이션하여 기자재가 해당 항로 및 항로에서 발생하는 변화에서 어떠한 상태가 되는지 확인한다.
즉, 기자재 시뮬레이션단계(S200)를 통해 해당 항로로 운항을 시뮬레이션 할 경우 기자재의 선제적 대응을 통한 안전성 향상 및 유지보수 효율을 극대화할 수 있다. 뿐만 아니라 선박의 기자재 이상 및 고장을 사전에 대처하기 위한 준비도 가능하기 때문에 능동적인 스마트 예측 진단 및 운항 지원이 가능해질 수 있다.
운용데이터 수집단계(S300)는, 기자재의 시뮬레이션을 통해 얻어진 기자재의 운용데이터를 지속적으로 수집하여 선박데이터관리서버(111)에 전송하는 단계를 의미한다. 상세하게는 기자재의 운용데이터를 선박데이터관리서버(111) 중 데이터서버(111a)가 수신하고, 수신한 운용데이터를 통합데이터관리모듈(111b)에 저장하여 이후의 단계들에 의해 선박어플리케이션(112)으로 운용데이터를 전송하게 된다.
기자재는 선박의 핵심설비인 엔진과 발전기를 비롯하여, 보일러, 스티어링, 메인제어 패널, 연료, 윤활유, 기계적 소모품, 전기전자 장비 등이 있다. 따라서 운용데이터 수집단계(S300)는 시뮬레이션단계(S200)를 통해 기자재가 항로를 이동하는 시뮬레이션이 이루어지는 동안 해당 기자재의 운용데이터가 발생하게 되고, 발생되는 운용데이터를 지속적으로 수집하여 선박데이터관리서버(111)로 전송하게 된다. 그 후 선박데이터관리서버(111)로 전송된 운용데이터를 통해 기자재의 수명 및 고장여부 등과 같이 안전 운항과 관련된 판단을 하게 된다.
신호코드 전송단계(S400)는, 선박어플리케이션(112)을 통해 운용데이터의 전송요청 신호를 코드화하여 신호코드를 형성하고, 신호코드를 선박데이터관리서버(111)에 전송하는 단계를 의미한다.
선박의 기자재 중 확인이 필요한 기자재의 운용데이터를 전송요청하기 위해 해당 기자재를 의미하는 정보를 담은 전송요청 신호를 코드화하여 신호코드를 형성한다. 이러한 신호코드는 기자재에 대한 정보를 10자리로 코드화하게 되며, 상세하게는 도 4에 도시된 바와 같이 시스템(system), 구성요소분류(component), 포함분류(content), 위치분류(position), 항목(item)에 따라 코드화하여 신호코드를 형성하게 된다. 이와 같이 형성된 신호코드는 선박데이터관리서버(111)에 전송되어 이후에 기자재의 고장 유형과 유지보수 유형에 대한 코드가 추가된 데이터코드 형태로 재전송받을 수 있다.
종래의 경우 기본적으로 URI(uniform resource identifier)를 이용하여 데이터를 요청하였으나, 이 경우 특성에 따라 길이가 길고 길이가 가변적이라는 단점이 있다. 예를 들어 "http://shipdatacenter.re.kr / imo1234567 / MainEngine / ExhaustGas / Temp"에서 가상 상위 도메인 주소 이후부터 순서대로 의미를 해석해보면, "imo1234567"이라는 선박에 탑재된 메인엔진(MainEngine)의 배기가스(ExhaustGas) 온도(Temp)에 대한 데이터 채널을 의미한다. 이는 슬래시(/)를 구분자로 활용하여 계층적인 형태의 데이터 표현이 가능하며, 데이터의 활용 및 응용 측면에서는 직관성을 가진다. 하지만 관리 및 개발 측면에서는 각 데이터베이스 테이블과 이에 해당하는 URI를 연결해주는 작업이 요구되며, 선박 기관부 센서는 수십 개 내지 수천 개에 달하기 때문에 이를 URI로 표현할 경우 매우 복잡하다는 단점이 있다. 따라서 이를 해결하기 위해 본 발명은 길이가 URI보다 길이가 짧으면서 길이가 일정하게 정해진 신호코드를 이용하게 된다.
예를 들어 "메인 엔진 배기 장치의 배기가스 출력 온도"를 코드화할 경우, "00 04 05 03 11"과 같이 10자리 코드로 표현할 수 있다. 이를 통해 특정 기자재로부터 계측된 운용데이터를 지시하기 위한 이러한 신호코드는 직관성은 조금 떨어지기는 하지만, 가변 길이가 아닌 고정 길이를 기반으로 하기 때문에 도 4의 코드 표를 참조할 경우 관리 및 개발 측면에서 보다 용이한 작업이 이루어질 수 있다. 또한 경량화된 데이터이기 때문에 네트워크 트래픽 감소 및 전송효율 향상 효과를 얻을 수 있다.
데이터 코드화단계(S500)는, 선박데이터관리서버(111)로 전송된 운용데이터를 코드화하여 데이터코드를 형성하는 단계를 의미한다. 이때 데이터 코드화단계(S500)는 운용데이터의 길이가 긴 경우에 사용되며, 운용데이터의 길이가 길지 않고 그 자체로도 빠른 운용데이터 교환이 가능할 경우에는 데이터 코드화단계(S500)를 수행하지 않을 수도 있다.
선박데이터관리서버(111)로 전송된 운용데이터 중 선박어플리케이션(112)에서 요구하는 운용데이터를 코드화하여 데이터코드를 형성하며, 상세하게는 선박어플리케이션(112)에서 전송된 신호코드를 통해 해당 신호코드에 맞는 운용데이터를 코드화하여 데이터코드를 형성한다. 즉, 기자재의 이상, 수명, 고장여부 및 고장유형을 식별하여 기록하기 위해 코드화를 통해 데이터코드의 형성이 이루어진다. 이는 기자재의 유지보수를 위하여 고장이 발생한 기자재의 세부 부품과 고장 및 유지보수 유형을 코드화를 통해 정형화하기 위한 것으로, 각 기자재를 통합하여 관리함과 동시에 운용데이터로 인한 저장공간의 낭비를 다소 저감하는 것에 중점을 둔다.
이와 같이 데이터코드를 형성하게 되면 해당 기자재의 고장 발생시에 어떠한 유지보수가 필요한지 지시하는 지시적 목적과, 특정 고장 발생시에 해당 항목을 점검한 후에 어떠한 조치를 행하였는지를 기록하는 목적이 있다. 즉, 고장 위치나 유형을 통해 이상, 고장의 발생유무를 확인하고 작업자가 대응 작업을 수행한 후 이력 등을 추가할 수 있다.
운용데이터를 코드화하는 방법으로는 기자재를 식별하고, 고장 및 유지보수 유형을 함께 표현 및 관리하기 위해 10자리의 코드화 기법이 제안된다. 이는 신호코드 전송단계(S400)와 같이 10자리 코드화가 이루어지는 것이며, 이와 같이 안전 운항을 위한 코드는 도 4의 표를 통해 확인할 수 있다. 도 4를 통해 확인할 수 있듯이 신호코드에 해당하는 시스템(system), 구성요소분류(component), 포함분류(content), 위치분류(position), 항목(item)을 포함한다.
운용데이터 전송단계(S600)는, 신호코드와 매칭되는 운용데이터를 선박데이터관리서버(111)에서 선박어플리케이션(112)으로 전송하는 단계를 의미하며, 추가적으로 육상어플리케이션(122)으로도 운용데이터를 전송할 수도 있다.
이러한 운용데이터 전송단계(S600)는 데이터 코드화단계(S500)를 거치지 않는 경우에는 운용데이터 그 자체로 선박어플리케이션(112) 또는 육상어플리케이션(122)으로 전송되고, 데이터 코드화단계(S500)를 거친 후에는 데이터코드 형태로 선박어플리케이션(112) 또는 육상어플리케이션(122)에 전송된다.
운용데이터로 전송의 경우 예를 들어 "메인 엔진 배기 장치의 배기가스 출력 온도"가 코드화된 "00 04 05 03 11"과 같은 신호코드를 전송받은 경우, 배기가스 출력 온도에 해당하는 0 내지 800℃ 범위 내에서 현재 상태에 대한 운용데이터로 간단하게 선박어플리케이션(112)과 육상어플리케이션(122)으로 전송된다. 만약 운용데이터의 길이가 길 경우 데이터코드 형태로 전송될 수 있다.
여기서, 데이터서버(112)는 선박데이터관리서버(111)로부터 운용데이터 또는 데이터코드를 요청하고 기자재의 운용데이터를 축적하여 빅데이터화시킬 수 있으며, 이를 통해 해당 선박의 안전 운항 정보 또는 타 선박에서 동일하게 사용되는 기자재의 안전 운항 정보를 위한 빅데이터를 구성할 수 있다.
선박어플리케이션(112)은 시험이 이루어지는 선박과 타선에 구비될 수 있는데, 선박이 해당 기자재의 운용데이터를 선박데이터관리서버(111)에 요청할 경우 해당 선박이 가지고 있는 기자재의 상태를 확인할 수 있으며, 타선에서 기자재의 선박데이터관리서버(111)로부터 운용데이터를 요청할 경우 타선이 동일한 기자재를 포함하고 있게 되면 해당 기자재의 수명예측과 고장여부 등과 같은 운항 정보를 확인하여 고장에 대해 신속한 대처가 가능하다.
여기서 선박어플리케이션(112)은 실시간모니터링어플리케이션(112a), 충돌위험도평가어플리케이션(112b), 이상진단어플리케이션(112c)을 포함한다.
실시간모니터링어플리케이션(112a)은 선박에서 선박데이터관리서버(111)로부터 운용데이터를 실시간으로 전송받는 구성에 해당하며, 실시간모니터링어플리케이션(112a)이 MQTT를 기반으로 선박데이터관리서버(111)에 구독요청을 하게 되면 선박데이터관리서버(111)에 지속적으로 수집되는 운용데이터가 그대로 전송되거나 또는 코드화된 후 실시간으로 실시간모니터링어플리케이션(112a)에 전송되여 작업자가 이를 확인할 수 있게 된다.
충돌위험도평가어플리케이션(112b)은 선박데이터관리서버(111)에 요청신호를 보내어 선박데이터관리서버(111)로부터 운용데이터 또는 데이터코드를 요청시에만 전송받는 구성에 해당하며, REST API로 요청하게 되면 선박데이터관리서버(111)은 XML, JSON으로 응답하게 된다. 경우에 따라서, 선박데이터관리서버(111)로부터 전송되는 운용데이터가 미리 설정해놓은 범위 기준 이내에 진입하는 경우, 해당하는 경고를 판단하여 선박데이터관리서버(111)가 충돌위험도평가어플리케이션(112b)으로 운용데이터 또는 데이터코드를 전송하게 된다.
이상진단어플리케이션(113c)은 데이터코드와 함께 운용데이터 파일을 전송받는 구성에 해당하며, 이는 FTP 서버에 접속하여 파일을 요청하게 되면 선박데이터관리서버(111)가 이상진단어플리케이션(113c)에 파일 형태로 저장된 특정 기간 동안의 운용데이터를 전송하게 된다.
또한, 육상어플리케이션(122)도 마찬가지로 운용데이터의 전송요청 신호를 코드화하여 신호코드를 형성하고, 신호코드를 선박데이터관리서버(111)에 전송한다. 이후 선박데이터관리서버는(111)로부터 운용데이터 또는 데이터코드를 전송받아 육상에서도 해당 기자재의 수명예측과 고장진단을 통한 유지보수 대응을 할 수 있도록 한다.
여기서 육상어플리케이션(122)은 선박운항관리어플리케이션(122a), 충돌위험도평가어플리케이션(122b) 및 고장및수명예측어플리케이션(122c)을 포함하며, 이 이외에도 작업자의 요구에 따라서 기타어플리케이션을 추가로 구비할 수도 있다.
선박운항관리어플리케이션(122a)은, 이상진단어플리케이션(113c)과 마찬가지로 데이터코드와 함께 운용데이터 파일을 전송받는 구성에 해당하며, 이는 FTP 서버에 접속하여 파일을 요청하게 되면 선박데이터관리서버(111)가 선박운항관리어플리케이션(122a)에 파일을 전송하게 된다.
충돌위험도평가어플리케이션(122b)은, 선박어플리케이션(112)에 포함된 충돌위험도평가어플리케이션(112b)과 동일한 어플리케이션이 육상어플리케이션(122)에 포함된 것에 해당하며, 충돌위험도평가어플리케이션(112b)과 동일한 역할을 수행한다.
고장및수명예측어플리케이션(122c)은, MQTT를 기반으로 선박데이터관리서버(111)에 구독요청을 하게 되면 선박데이터관리서버(111)에 지속적으로 수집되는 운용데이터가 코드화된 후 실시간으로 고장및수명예측어플리케이션(122c)에 전송하여 실시간으로 운용데이터를 기반한 상태에 따라 기자재의 이상 및 고장을 진단하거나 수명을 예측하게 된다.
이러한 선박데이터관리서버(111)은 해상 필드 데이터 공유를 위한 선박 데이터 서버에 관한 국제표준인 ISO 19847에 맞춰 스트리밍 전송, 요청-응답 전송, 파일 전송의 3가지 형태가 가능하도록 구성된다. 상세하게는 통합데이터관리모듈(111b)은 선박데이터서버(111a)에 수신한 운용데이터를 저장하고, 선박어플리케이션(112) 및 육상어플리케이션(122)의 특성에 따라 실시간, 요청-응답, 파일 형태로 운용데이터를 제공한다. 이러한 운용데이터를 활용하여 선박어플리케이션(112)은 실시간 모니터링, 이력조회, 이상진단과 같은 기능을 수행하고, 육상어플리케이션(122)은 고장진단, 수명주기 예측과 같은 기능의 수행이 가능하다.
여기서 스트리밍 전송은 MQTT를 기반으로 실시간모니터링어플리케이션(112a) 및 고장및수명예측어플리케이션(122c)에서 구독요청한 데이터코드를 실시간으로 제공하고, 요청-응답 전송은 충돌위험도평가어플리케이션(112b)에서 REST API로 요청시 해당 데이터코드를 재공하며, 파일 전송의 경우 FTP를 통해 파일 형태로 이상진단어플리케이션(112c) 및 선박운항관리단어플리케이션(122a)에 운용데이터를 제공한다. 즉, 스트리밍 전송은 기자재의 상태를 실시간으로 모니터링하는 기술에 해당하며, 요청-응답 전송은 충돌위험도를 평가하는 기술에 해당한다.
이러한 본 발명은 하기의 실시예를 통해 좀 더 상세하게 설명한다.
<실시예>
선박 시뮬레이터에서 연동 모사를 위한 핵심 기자재로 메인엔진, 발전기 3개, 윤활, 청수, 보일러, 스티어링, 메인제어패널, 기타 시스템 등 전체 8종, 10개 기자재를 선정한다. 그 다음 선정된 기자재에서 제공가능한 데이터를 분석하고, 이 중 수명예측 및 고장진단에 필요한 핵심데이터 약 280여개를 도출하였다. 그 후 데이터의 그룹화, 구조화를 통해 데이터를 관리하기 위해서 이더넷 인터페이스 기반 Modbus TCP 방식으로 데이터를 요청, 응답, 처리, 저장 등의 기능을 구현하였다. 이때, 선박데이터서버와 연계하기 위해 Maria DB를 활용하여 데이터베이스 테이블을 설계하였다.
다음으로 선박 시뮬레이터를 활용하여 실제 선박 운항 상태의 기관 데이터를 확보하기 위하여 운용데이터 획득 운항 시뮬레이션을 수행한다. 첫 번째 항로는 울산에서 오사카를 운항하는 중거리 시나리오로 경제 운항 속도를 12노트로 유지하면서, 특정 지점에서 해상상태(sea state, SS ↑ 및 SS ↓)의 환경 변화를 주는 형태로 진행하였다. 두 번째 항로는 탱커선이 울산에서 LA를 운항하는 장거리 시나리오로, 마찬가지로 경제 운항 속도를 유지하다가 특정 지점에서 환경 변화를 주는 환경변화 시나리오로 진행하였다. 이러한 시뮬레이션에 추가적으로 선박이 운항되는 해상상태에서 변화를 주어 운용데이터 확보를 진행하였다. 이 경우에는 극한의 환경을 모사하여 이에 따라 변화하는 기자재 상태를 확인하기 위한 목적으로 진행하였으며, 도 5에 도시된 바와 같이 보버트 풍력계를 참조하여 특정 시간마다 SS에 상응하는 계급을 0 → 2 → 4 → 6 → 8 → 10 → 12 → 10 → 8 → 6 → 4 → 2 → 0 수준으로 환경변화를 단계적으로 준 후 운용데이터의 확보를 진행하였다.
상기한 세 가지의 시뮬레이션을 기반으로 시뮬레이션 중에 발생하는 운용데이터는 구독을 요청항 선박어플리케이션에 실시간으로 스트리밍 전송되거나 선박데이터서버에 축적된다. 본 실시예에서는 MQTT 기반의 실시간 스트리밍으로 전송되는 운용데이터가 정상적으로 수신되는지를 확인하기 위해 개발한 실시간모니터링어플리케이션을 활용하여 선박데이터서버의 유용성을 검증하였다. 이때 실시간 스트리밍 전송 데이터의 경우 개발한 엔진 모니터링 어플리케이션을 통해 처리 및 그래프가 시각화되는 것을 도 6 내지 도 8을 통해 확인하였다. 도 6은 ISO 19847 기반 선박 데이터 관리 시스템 화면으로 운용데이터를 실시간으로 전달 및 선박데이터서버에 축적중인 것을 확인할 수 있으며, 도 7은 시뮬레이션된 항로에 따른 운용데이터의 축적 모습을 나타낸 것이고, 도 8은 선박어플리케이션을 통해 실시간으로 운용데이터의 수신을 화면을 통해 확인가능한 모습을 나타낸 것이다.
이러한 운용데이터는 선박의 데이터서버 뿐만 아니라 육상에도 전송되어 육상어플리케이션에서도 운용데이터를 활용 가능하다. 육상에서는 선박보다 상대적으로 우수한 컴퓨팅 자원을 활용하여 기자재의 운용데이터를 활용한 선박 안전 운항 지원 서비스의 개발 및 시험을 할 수 있으며, 이후 선박에게 이상여부를 피드백 해줄 수 있다. 나아가 여러 척의 선박으로부터 수집된 운용데이터를 교차 분석하여 보다 품질이 좋은 항해 지원 서비스를 제공할 수 있다.
이와 같이 기자재 시뮬레이션단계(S100), 운용데이터 수집단계(S200), 신호코드 전송단계(S300), 데이터 코드화단계(S400) 및 데이터코드 전송단계(S500)를 통해 선박 기자재의 수명예측 및 고장진단을 하게 되면, 선박을 실제로 항해시키지 않더라도 선박 내의 기자재의 운용데이터를 활용한 선박 안전 운항 지원 서비스의 개발 및 시험이 가능하다. 이때 수명예측 및 고장진단과 관련된 기자재의 운용데이터는 해당 선박의 작업자가 확인할 수 있도록 선박어플리케이션(112)을 통해 지속적 또는 간헐적으로 전송되며, 해당 선박 뿐만 아니라 타선 또는 육상에서도 동일한 기자재에 대한 정보를 얻고 싶을 경우 선박어플리케이션(112) 또는 육상어플리케이션(122)을 통해 운용데이터를 전송받을 수 있다. 이러한 운용데이터는 선박데이터관리서버(111)에 저장될 때 저장용량을 감소시키고 선박어플리케이션(112)과 육상어플리케이션(122)에 전송될 때 네트워크 트래픽 감소를 위해 코드화를 통해 데이터코드 형태로 전송되며, 코드화에 의해 데이터코드에 포함된 기자재에 대한 정보의 가시성이 증가하게 된다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
100: 플랫폼
110: 선박플랫폼
111: 선박데이터관리서버
111a: 선박데이터서버
111b: 통합데이터관리모듈
112: 선박어플리케이션
112a: 실시간모니터링어플리케이션
112b: 충돌위험도평가어플리케이션
112c: 이상진단어플리케이션
120: 육상플랫폼
121: 육상데이터서버
122: 육상어플리케이션
122a: 선박운항관리어플리케이션
122b: 충돌위험도평가어플리케이션
122c: 고장및수명예측어플리케이션
S100: 기자재 시뮬레이션단계
S200: 운용데이터 수집단계
S300: 신호코드 전송단계
S400: 데이터 코드화단계
S500: 데이터코드 전송단계
110: 선박플랫폼
111: 선박데이터관리서버
111a: 선박데이터서버
111b: 통합데이터관리모듈
112: 선박어플리케이션
112a: 실시간모니터링어플리케이션
112b: 충돌위험도평가어플리케이션
112c: 이상진단어플리케이션
120: 육상플랫폼
121: 육상데이터서버
122: 육상어플리케이션
122a: 선박운항관리어플리케이션
122b: 충돌위험도평가어플리케이션
122c: 고장및수명예측어플리케이션
S100: 기자재 시뮬레이션단계
S200: 운용데이터 수집단계
S300: 신호코드 전송단계
S400: 데이터 코드화단계
S500: 데이터코드 전송단계
Claims (3)
- 기자재의 운용데이터를 수신받아 관리하는 데이터서버와, 상기 데이터서버가 수신받은 상기 운용데이터를 수집, 처리 및 전송하는 통합데이터관리모듈을 포함하는 선박데이터관리서버와, 상기 선박데이터관리서버로부터 상기 운용데이터를 전송받는 선박어플리케이션을 포함하는 안전 운항 지원 서비스 어플리케이션의 개발을 위한 선박 시뮬레이터 연계 시험 방법에 있어서,
선박으로부터 시뮬레이션이 이루어지는 기자재를 선택하는 기자재 선택단계;
상기 선박이 운항되는 항로를 설정하여 상기 항로에 상기 기자재를 시뮬레이션하는 기자재 시뮬레이션단계;
상기 기자재의 시뮬레이션을 통해 얻어진 상기 기자재의 운용데이터를 지속적으로 수집하여 상기 선박데이터관리서버에 전송하는 운용데이터 수집단계;
상기 선박어플리케이션을 통해 상기 운용데이터의 전송요청 신호를 코드화하여 신호코드를 형성하고, 상기 신호코드를 상기 선박데이터관리서버에 전송하는 신호코드 전송단계;
상기 신호코드와 매칭되는 상기 운용데이터를 상기 선박데이터관리서버에서 상기 선박어플리케이션으로 전송하는 운용데이터 전송단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 안전 운항 지원 서비스 어플리케이션의 개발을 위한 선박 시뮬레이터 연계 시험 방법. - 제 1항에 있어서,
상기 신호코드 전송단계 이후에,
상기 선박데이터관리서버로 전송된 상기 운용데이터를 코드화하여 데이터코드를 형성하는 데이터 코드화단계;를 더 포함하며,
상기 운용데이터 전송단계는,
상기 운용데이터를 상기 데이터코드 형태로 전송하는 것을 특징으로 하는 안전 운항 지원 서비스 어플리케이션의 개발을 위한 선박 시뮬레이터 연계 시험 방법. - 제 1항에 있어서,
상기 선박어플리케이션은,
상기 선박데이터관리서버로부터 상기 데이터코드를 실시간으로 전송받는 실시간모니터링어플리케이션과, 상기 선박데이터관리서버에 요청신호를 보내어 상기 데이터코드를 전송받는 충돌위험도평가어플리케이션과, 상기 선박데이터관리서버로부터 상기 데이터코드와 함께 상기 운용데이터의 파일을 전송받는 이상진단어플리케이션을 포함하는 것을 특징으로 하는 안전 운항 지원 서비스 어플리케이션의 개발을 위한 선박 시뮬레이터 연계 시험 방법.
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