KR20230047022A - 시운전 선박의 데이터 수집 및 활용 시스템 - Google Patents

시운전 선박의 데이터 수집 및 활용 시스템 Download PDF

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Abstract

시운전 선박의 데이터 수집 및 활용 시스템에 관한 것으로, 해상 시운전 또는 안벽 시운전을 수행하는 시운전 선박에 구비되어 시운전 선박의 해상 시운전 데이터를 수집하는 해상 시운전 데이터 수집 시스템과 상기 시운전 선박의 안벽 시운전 데이터를 수집하는 안벽 시운전 데이터 수집 시스템 및 육상에 설치되고, 상기 선박에 탑재된 해상 시운전 데이터 수집 시스템과 해상 무선 통신을 통해 전송된 해상 시운전 데이터와, 상기 안벽 시운전 데이터 수집 시스템에서 수신된 안벽 시운전 데이터를 구분해서 저장하고, 저장한 시운전 데이터를 분석하여 활용하는 시운전 데이터 센터를 포함하는 구성을 마련하여, 해상 무선 통신을 통해 수신되는 시운전 선박의 시운전 데이터를 연속적으로 수집이 가능하고, 데이터의 내용을 기반으로 해상 시운전과 안벽 시운전을 구분해서 저장하고 활용할 수 있다.

Description

시운전 선박의 데이터 수집 및 활용 시스템{SYSTEM FOR DATA COLLECTING AND UTILIZING OF TRIAL SHIP}
본 발명은 시운전 선박의 데이터 수집 및 활용 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선박의 해상 시운전시 데이터를 수집해서 활용하는 시운전 선박의 데어터 수집 및 활용 시스템에 관한 것이다.
일반적으로. 선박 건조 후에는 건조된 선박의 속력, 조종성 등과 같은 성능을 테스트하기 위하여 실제 해상에서 시운전을 수행한다. 이러한 선박의 시운전은 고객이 요구하는 사항을 충족시킬 수 있는지와 건조된 선박의 오작동을 사전에 파악하고, 이를 보완하여 해상사고를 방지하기 위해 반드시 필요한 사항이다.
따라서 건조된 선박을 시운전을 할 때에는 조석(潮汐) 데이터와 해류도를 이용하여 선박의 시운전 최적의 경로를 설정하고, 그에 따라 건조된 선박을 시운전한다.
예를 들어, LNG 선종의 선박 건조시에도 해상 시운전을 하게 되며, 해상 시운전은 통상 연간 복수 회(선박 건조사나 선박에 따라 차이가 있으나 보통 수 십 회)를 수행한다.
시운전 성능 데이터 자료는 담당자가 노트에 수기로 작성하여 개인 보관하고 있다. 여기서 시운전시 성능 데이터 자료는 해류의 방향 및 속도, 풍향 및 풍속, 파도, 기상조건, 선박의 전반적인 상태(엔진 출력, 선속, 방향타의 움직임 등), 시간, GPS정보, 통신정보, 연료 사용량, 온실가스 배출 정보 등 무수히 많다.
따라서 이러한 다량의 자료는 디지털 자료가 아니기 때문에 장기간 보관이 불가능하여 실적호선 시운전 자료 열람 및 분석이 불가능한 실정이다.
이러한 해상 시운전 성능 데이터의 개인 수기 작성은, 통합적인 데이터 저장 및 분석이 불가능하여, 과거 실적호선의 시운전 성능 자료에 의한 개선된 시운전 공정으로 발전시킬 수 없는 문제점이 있었다.
그리고 해상 시운전 성능 데이터의 개인 수기 작성은 책 형태의 노트에 기록하는 방식이므로, 기록물의 분실 위험이 많고, 단편적인 분석만이 가능하여 의사 결정에 어려움을 유발하기로 하였다.
또한, 해상 시운전 성능 데이터의 개인 수기 작성은 시간별 데이터 기록 등이 필요하므로 데이터수집 및 기록을 위한 승선 인력의 낭비도 유발한다.
따라서 선박의 건조 후 해상 시운전시 발생하는 성능 데이터를 자동으로 수집하고, 이를 육상시스템에 실시간으로 전송할 수 있도록 한 기술이 요구되고 있다.
시운전 선박의 항해정보 측정을 위해 종래에 제안된 기술이 하기의 <특허문헌 1> 에 개시되어 있다.
예를 들어, 하기의 특허문헌 1에는 시운전 선박의 항해 정보를 수집하고 분석하는 기술이 개시되어 있다.
즉, 특허문헌 1은 해역을 항해하는 시운전 선박에 설치되어 시운전 선박의 항해정보를 수집하여 데이터로 가공하는 선박에 설치된 항해정보 수집부, 항해정보 수집부의 가공된 데이터를 시각화하여 시운전 선박을 조정하는 담당자에게 제공하는 선박에 설치된 인터페이스부, 항해정보 수집부에서 인터페이스부로 가공된 데이터가 전송될 때 담당자가 시운전 선박이 최적의 경로를 항해하도록 판단하는데 불필요한 데이터를 걸러낸 상태로 인터페이스부에 전송하는 필터부를 포함한다.
이에 따라, 시운전 선박이 최적의 경로로 항해할 수 있도록 제공되는 항해정보들 중 불필요한 정보들을 걸러 내고 최적의 경로를 판단하는데 중요한 항해정보만을 시각화시켜 시운전 선박을 조정하는 담당자에게 제공함으로써, 담당자는 정확하고 신속하게 최적의 경로를 판단하였다.
그러나 특허문헌 1은 시운전 선박에서 발생하는 측정 데이터를 경로 설정에 활용하도록 하는 것은 가능하나, 시운전시 발생한 각종 성능 데이터를 자동으로 취합하고, 이를 육상시스템에 실시간으로 전송하는 것은 불가능한 문제점이 있었다.
특히, 종래기술에 따른 선박의 해상 시운전 데이터는 해상에 설치되는 이동 통신망(해상 LTE)이나 OPC UA(Open Platform Communications Unified Architecture) 통신을 활용하여 육상의 사내 서버로 전송되었다.
그러나, 잦은 해상 LTE 통신의 두절로 인해 OPC 서버의 연결 손실(Connection Lost)이 발생함에 따라, 실시간 통신이 끊어지는 현상이 자주 발생하고, 이로 인해 데이터의 연속적인 확인이 어려우며, 운영자가 하루에 두 번정도는 OPC 서버를 재시작 해야 하는 불편함이 있었다.
또한, 종래기술에 따른 선박의 시운전 데이터 수집 시스템은 현재까지 선박의 안벽 시운전 데이터를 수집하지 않고 있다. 이로 인해, 개인이 안벽 시운전 데이터를 수기로 기록하여 관리함에 따라, 문제점 및 이슈 등을 육상의 사내 서버와 실시간으로 공유가 어렵고, 매우 제한적인 데이터에 대해서만 공유하는 문제점이 있었다.
대한민국 특허 공개번호 10-2012-0063958호(2012년 6월 18일 공개)
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 선박의 해상 시운전 데이터를 연속적으로 수집 및 활용할 수 있는 시운전 선박의 데이터 수집 및 활용 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 선박의 시운전 데이터를 이용해서 데이터의 시작과 끝을 구분하여 통신 재연결시 이어받기가 가능하고, 데이터의 내용을 기반으로 해상과 안벽 시운전을 구분할 수 있는 시운전 선박의 데이터 수집 및 활용 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 시운전 데이터 프레임을 적용해서 선박의 시운전에 대한 빅테이터를 수집하고 활용할 수 있는 시운전 선박의 데이터 수집 및 활용 시스템을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 시운전 선박의 데이터 수집 및 활용 시스템은 해상 시운전 또는 안벽 시운전을 수행하는 시운전 선박에 구비되어 시운전 선박의 해상 시운전 데이터를 수집하는 해상 시운전 데이터 수집 시스템과 상기 시운전 선박의 안벽 시운전 데이터를 수집하는 안벽 시운전 데이터 수집 시스템 및 육상에 설치되고, 상기 선박에 탑재된 해상 시운전 데이터 수집 시스템과 해상 무선 통신을 통해 전송된 해상 시운전 데이터와, 상기 안벽 시운전 데이터 수집 시스템에서 수신된 안벽 시운전 데이터를 구분해서 저장하고, 저장한 시운전 데이터를 분석하여 활용하는 시운전 데이터 센터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 해상 시운전 데이터 수집 시스템과 시운전 데이터 센터는 처음 연결된 후에는 연결 확인을 하지 않는 UDP 기반의 MQTT 통신을 이용해서 상기 해상 시운전 데이터를 연속적으로 수신하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 해상 시운전 데이터 수집 시스템은 상기 시운전 선박의 데이터를 수집해서 취합하고 취합된 해상 시운전 데이터를 상기 시운전 데이터 센터로 전송하도록 제어하는 데이터 수집장치, 상기 데이터 수집장치에서 수집한 해상 시운전 데이터를 저장하고 저장한 상기 해상 시운전 데이터를 시운전 완료 후 상기 시운전 데이터 센터에 마련된 상기 시운전 데이터베이스에 다운로드하는 시운전 데이터 저장부 및 상기 데이터 수집장치와 연동하여 상기 해상 시운전 데이터를 상기 시운전 데이터 센터로 전송하고, 상기 시운전 데이터 센터로부터 전송된 관제 데이터를 수신하여 상기 데이터 수집장치에 전달하는 LTE 통신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 데이터 수집장치는 상기 시운전 선박이 LNG 선박인 경우, 선체에서 구획된 각 영역에서 수집되는 데이터를 처리하는 복수의 스마트 로그-북 및 각 스마트 로그-북과 연동하여 수집한 상기 해상 시운전 데이터를 통합적으로 수집 및 저장하고, 수집된 상기 해상 시운전 데이터를 상기 시운전 데이터 센터로 전송하며, 상기 시운전 데이터 센터로부터 전송된 관제 데이터를 수신하여 처리하는 iba 시스템을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 안벽 시운전 데이터 수집 시스템은 상기 시운전 선박에 마련된 본선 시스템으로부터 안벽 시운전시 발행되는 데이터를 수집하고, 수집된 상기 안벽 시운전 데이터를 중계기를 통해 상기 시운전 데이터 시스템으로 전송하는 데이터 수집부를 포함하고, 상기 데이터 수집부는 상기 본선 시스템에서 발행된 데이터를 구독하는 구독자, 상기 안벽 시운전 데이터를 발행하는 발행자 및 상기 구독자와 발행자를 중계하는 브로커를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 시운전 데이터 센터는 상기 시운전 선박에 구비된 상기 데이터 수집장치 및 데이터 수집부와 통신을 수행하여 해상 및 안벽 시운전 데이터를 취합하고, 선박 관제 명령을 전달하는 시운전 데이터 서버, 상기 시운전 데이터 서버와 연동하여 시운전 선박에서 수집된 해상 및 안벽 선박 시운전 데이터를 구분해서 저장하는 시운전 데이터베이스, 상기 시운전 데이터 저장부 저장된 상기 해상 시운전 데이터를 다운로드 받아 상기 시운전 데이터베이스에 저장하는 데이터 저장부, 상기 시운전 데이터 서버와 연동해서 해상 및 안벽 시운전 데이터를 기초로 상기 시운전 선박의 관제를 통합 제어하는 시운전 육상 데이터 서버 및 상기 시운전 육상 데이터 서버와 연동하고, 상기 시운전 데이터베이스에 저장된 해상 및 안벽 시운전 데이터를 선종별/장비별로 분석하여 성능을 분석하는 분석 서버를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 시운전 데이터 서버와 시운전 육상 데이터 서버는 사내 인트라넷을 통해 사내 관리 시스템과 통신 가능하게 연결되고, 상기 시운전 육상 데이터 서버는 상기 사내 인트라넷을 통해 사내의 사용자 단말이나 설계/시운전 관리자 단말과 통신 가능하게 연결되며, 사외 인터넷을 통해 상기 해상 시운전 담당자 단말과 사외의 사용자 단말 및 시운전 데이터베이스와 연동하는 DS4 온쇼어 플랫폼과 통신 가능하게 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 시운전 데이터 센터는 해상 무선 통신을 통해 상기 시운전 선박에서 수신되는 데이터에 대해 방화벽 기능을 하는 DMZ 중계서버와, 상기 시운전 선박의 중계기와 연결되는 인터페이스 서버를 더 포함하고, 상기 인터페이스 서버는 상기 중계기를 통해 상기 안벽 시운전 데이터 수집 시스템과 통신 가능하게 연결되며, 상기 DMZ 중계서버를 통해 수신되는 상기 해상 시운전 데이터와 상기 안벽 시운전 데이터 수집 시스템에서 수신되는 안벽 시운전 데이터를 상기 시운전 데이터베이스로 전달해서 저장하는 것을 특징으로 한다.
상기 데이터 수집장치는 수집된 상기 해상 시운전 데이터에 대응되는 MQTT 데이터 프레임을 생성해서 상기 시운전 데이터 센터로 전송하고, 상기 데이터 수집부는 수집된 상기 안벽 시운전 데이터에 대응되는 MQTT 데이터 프레임을 생성해서 상기 시운전 데이터 센터로 전송하며, 상기 시운전 데이터 센터는 수신된 데이터에 포함된 해상 시운전 또는 안벽 시운전을 구분하는 프레임을 이용해서 상기 해상 시운전 데이터와 안벽 시운전 데이터를 구분하는 것을 특징으로 한다.
상기 데이터 프레임은 해상 시운전 또는 안벽 시운전을 표시하는 프레임과, 디바이스 아이디, 프로젝트 번호, 시퀀스 코드 번호, 선박 데이터를 포함하는 토픽과 시운전 데이터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 시운전 데이터 센터는 해상 무선 통신을 통해 상기 해상 시운전 데이터를 수신하는 과정에서 통신 두절이 발생하는 경우, 상기 해상 시운전 데이터의 데이터 프레임에 명시된 시작 정보와 끝 정보를 이용해서 재연결시 연속적으로 데이터를 수신하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 시운전 선박의 데이터 수집 및 활용 시스템에 의하면, 해상 무선 통신을 통해 수신되는 시운전 선박의 시운전 데이터를 수집하고, 통신 두절시 데이터프레임에 기초해서 이어받기가 가능함에 따라 시운전 데이터의 연속적인 수집이 가능함에 따라, 수집된 데이터를 효과적으로 활용할 수 있다는 효과가 얻어진다.
따라서, 본 발명에 의하면, 해상 무선 통신 두절로 인해 관리자가 서버를 재시작해야 하는 불편을 해소하고, 데이터 수집 및 활용 작업의 효율성을 향상시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.
또한, 본 발명은 데이터의 내용을 기반으로 해상 시운전과 안벽 시운전을 구분해서 저장하고 관리함으로써, 시운전 선박에 대한 빅데이터 수집이 가능하다는 효과가 얻어진다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 시운전 선박의 데이터 수집 및 활용 시스템의 개략 구성도,
도 2는 도 1에 도시된 시운전 선박의 데이터 수집 및 활용 시스템의 상세 구성도,
도 3 내지 도 5는 각각 해상 시운전시와 안벽 시운전시 토픽과 데이터를 예시한 도면,
도 6 내지 도 10은 각각 시운전 플랫폼의 화면을 예시한 도면.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 시운전 선박의 데이터 수집 및 활용 시스템을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 시운전 선박의 데이터 수집 및 활용 시스템의 개략 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 시운전 선박의 데이터 수집 및 활용 시스템의 상세 구성도이다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 시운전 선박의 데이터 수집 및 활용 시스템(10)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 해상 시운전(sea trial) 또는 안벽 시운전(quay trial)을 수행하는 시운전 선박(11)에 구비되어 시운전 선박(11)의 해상 시운전 데이터를 수집하는 해상 시운전 데이터 수집 시스템(20)과 시운전 선박(11)의 안벽 시운전 데이터를 수집하는 안벽 시운전 데이터 수집 시스템(30) 및 육상에 설치되는 시운전 데이터 센터(40)를 포함한다.
본 실시 예에서 시운전 선박(11)은 건조 완료된 후 시운전을 수행하는 액화석유가스(LPG) 운반선을 예시해서 설명한다. 물론, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, LNG 선박뿐만 아니라, 액화물선(예를 들어, 원유운반선, 정유운반선, 화학제품 운반선, 액화천연가스(LNG) 운반선 등), 건화물선(예를 들어, 자동차 운반선, 컨테이너선, 산적화물선, 중량물 운반선 등), 여객선(예를 들어, 페리선, 크루즈선 등) 등 다양한 크기와 용도, 구조, 종류의 선박과 해양 구조물에도 적용될 수 있음에 유의하여야 한다.
본 실시 예에서 시운전 선박의 데이터 수집 및 활용 시스템(10)은 종래기술에서 사용하는 OPC UA 통신 대신에, 처음 연결된 후에는 연결 확인을 하지 않는 UDP(User Datagram protocol) 기반의 MQTT(Message Queuing Telemetry Transport) 통신을 이용해서 해상 무선 통신, 예컨대 LTE 통신의 연결 손실(connection lost) 및 재 연결시 데이터를 연속적으로 수신하도록 구성된다.
상기 MQTT는 사물인터넷(IoT)을 위한 TCP 기반의 프로토톨로서, 저전력 및 낮은 성능의 장치들에서도 잘 동작하며, 주요 구성 영역에 발행자(Publisher)/브로커(Broker)/구독자(Subscriber)이 있다.
예를 들어, 온도센서를 가진 Publisher이 특정 토픽(Topic)에 대해 값을 전송하면, 브로커(Boker)를 통해서 해당 토픽을 구독하는 다수의 Subsciber들이 그 값을 전달받게 되어 통신이 이루어진다. 여기서, 발행과 구독 하나의 역할이 정해져 있는 것이 아니고, 어떤 장치든 Publisher가 될 수 있고 Subscriber가 될 수 있다. 상기 브로커는 일종의 서버로서, Publisher와 Subscriber 사이에서 데이터를 전달 하는 기능을 한다.
물론, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, MQTT 통신뿐만 아니라, 다양한 무선 통신 방식을 적용해서 시운전 선박(11)의 시운전 데이터를 수집하도록 변경될 수도 있다.
상기 시운전 데이터는 시운전 로그 정보, 시운전 계측 정보, 시운전 성능 정보, 시운전 기간 정보, 시운전 상태 정보, 시운전 진행 정보, 및 시운전 부가 정보 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
해상 시운전 데이터 수집 시스템(20)은 시운전 선박(11)에 설치되어, 해상 시운전 중인 시운전 선박(11)에 설치된 다양한 장비(12), 예를 들어, 시운전 선박(11)의 본선 시스템(KM)(13)과 항해 기록 저장장치(Voyage Data Recorder, VDR)(14) 등으로부터 해상 시운전 데이터를 수집하고, 수집된 해상 시운전 데이터를 가시화하여 분석 정보를 제공하며, LTE 통신을 통해 수집한 데이터를 원격의 시운전 데이터 센터(40)에 전송하고, 시운전 데이터 센터(40)와의 통신을 통해 해상 시운전 기간 동안 시운전 선박(11)의 시운전을 관제하는 기능을 한다.
이러한 해상 시운전 데이터 수집 시스템(20)은 온 보드(Onboard) 형태로 시운전 데이터를 수집할 수 있다.
시운전 선박(11)에 설치된 다양한 장비(12)들은 시운전을 시작하면 선박의 시운전 동작에 따른 데이터를 발생한다. 이렇게 발생한 각각의 장비들의 데이터는 IAS 인터페이스를 통해 해상 시운전 데이터 수집 시스템(20)에 전달된다.
여기서, 해상 시운전 데이터 수집 시스템(20)은 수집한 시운전 데이터를 실시간으로 가시화하여 시운전 검사에 활용할 수 있다.
이러한 해상 시운전 데이터 수집 시스템(20)은 시운전 선박(11)의 데이터를 수집해서 취합하고 취합된 해상 시운전 데이터를 육상의 시운전 데이터 센터(40)로 전송하도록 제어하는 데이터 수집장치(21), 데이터 수집장치(21)에서 수집한 해상 시운전 데이터를 저장하고 저장한 해상 시운전 데이터를 시운전 완료 후 시운전 데이터 센터(40)에 마련된 시운전 데이터베이스(42)에 다운로드하는 시운전 데이터 저장부(22) 및 데이터 수집장치(21)와 연동하여 해상 시운전 데이터를 시운전 데이터 센터(40)로 전송하고, 시운전 데이터 센터(40)로부터 전송된 관제 데이터를 수신하여 데이터 수집장치(21)에 전달하는 LTE 통신부(23)를 포함할 수 있다.
데이터 수집장치(21)는 시운전 선박(11)이 LNG 선박일 경우, 선체에 마련된 선교, 하역 제어실, 기관 제어실과 같이 선체에서 구획된 각 영역에서 수집되는 데이터를 처리하는 복수의 스마트 로그-북(Smart Log-Book)(24) 및 각 스마트 로그-북(24)과 연동하여 수집한 해상 시운전 데이터를 통합적으로 수집 및 저장하고, 수집된 해상 시운전 데이터를 시운전 데이터 센터(40)로 전송하며, 시운전 데이터 센터(40)로부터 전송된 관제 데이터를 수신하여 처리하는 iba 시스템(25)을 포함할 수 있다.
이와 함께, 데이터 수집장치(21)는 도면에 미도시하고 있으나, 시운전 선박(11)에 마련된 장비(12)들로부터 발행된 데이터를 구독하는 Subsriber, 해상 시운전 데이터를 발행하는 Publisher, 이들을 중계하는 브로커를 포함할 수 있다.
상기 브로커는 iba 시스템(25)과의 통신을 통해 해상 시운전 데이터를 공유하고, 이를 시운전 데이터 저장부(22)에 저장할 수 있다.
그리고 해상 시운전 데이터 수집 시스템(20)은 시운전 담당자의 조작에 따른 조작신호를 입력받고 시운전 상태를 표시하는 시운전 담당자 단말(26)을 더 포함할 수 있다. 시운전 담당자 단말(26)은 시운전 과정에서 시운전 담당자의 조작에 따른 제어명령 등을 조작신호를 입력받아 해상 무선 통신망을 통해 시운전 데이터 센터(40)로 전송하고, 시운전 후에는 인트라넷 등의 사내망을 통해 시운전 데이터 센터(40)나 사내 관리 시스템(46)과 통신을 통해 시운전 선박(11)의 시운전 데이터와 함께, 공정 정보, 사용자 정보 등 다양한 정보를 저장하고 공유할 수 있다.
안벽 시운전 데이터 수집 시스템(30)은 시운전 선박(11)에 마련된 본선 시스템(13)으로부터 안벽 시운전시 발행되는 데이터를 수집하고, 수집된 안벽 시운전 데이터를 중계기(31)를 통해 시운전 데이터 시스템(40)으로 전송하는 데이터 수집부(32)를 포함할 수 있다.
중계기(31)는 유선 또는 무선 통신 방식으로 시운전 데이터와 통신 가능하게 연결될 수 있다.
데이터 수집부(32)는 도면에 미도시하고 있으나, 본선 시스템(13)에서 발행된 데이터를 구독하는 Subsriber, 안벽 시운전 데이터를 발행하는 Publisher, 이들을 중계하는 브로커를 포함할 수 있다.
육상에 설치된 시운전 데이터 센터(40)는 시운전 선박(11)에 탑재된 해상 시운전 데이터 수집 시스템(20)과 해상 무선 통신을 통해 수신된 해상 시운전 데이터 및 안벽 시운전 데이터 수집 시스템(30)과의 통신을 통해 수신된 안벽 시운전 데이터를 부분해서 저장하고, 저장한 시운전 데이터를 선종별/장비별로 분석하여 성능을 분석하는 기능을 할 수 있다.
이러한 시운전 데이터 센터(40)는 실시간으로 시운전 선박(11)의 해상 시운전 데이터 또는 안벽 시운전 데이터를 확인하고, 시운전 선박(11)의 스마트 로그-북(24)과 통신을 통해 관제 명령 등을 전송하여 시운전 선박의 관제를 수행할 수 있다.
예를 들어, 시운전 데이터 센터(40)는 시운전 선박(11)에 구비된 데이터 수집장치(21) 및 데이터 수집부(32)와 통신을 수행하여 해상 및 안벽 시운전 데이터를 취합하고, 선박 관제 명령을 전달하는 시운전 데이터 서버(41), 시운전 데이터서버(41)와 연동하여 시운전 선박에서 수집된 해상 및 안벽 선박 시운전 데이터를 구분해서 저장하는 시운전 데이터베이스(42), 시운전 선박(11)에 구비된 시운전 데이터 저장부(22)에 저장된 해상 시운전 데이터를 다운로드 받아 시운전 데이터베이스에 저장하는 데이터 저장부(43), 시운전 데이터 서버(41)와 연동해서 해상 및 안벽 시운전 데이터를 기초로 시운전 선박(11)의 관제를 통합 제어하는 시운전 육상 데이터 서버(44) 및 시운전 육상 데이터 서버(44)와 연동하고, 시운전 데이터베이스(42)에 저장된 해상 및 안벽 시운전 데이터를 선종별/장비별로 분석하여 성능을 분석하는 분석 서버(45)를 포함할 수 있다.
여기서, 시운전 데이터 서버(41)와 시운전 육상 데이터 서버(44)는 사내 인트라넷을 통해 사내 관리 시스템(46)과 통신 가능하게 연결될 수 있다.
그리고 시운전 육상 데이터 서버(44)는 상기 사내 인트라넷(intranet)을 통해 사내의 사용자 단말(47)이나 설계/시운전 관리자 단말(48)과 통신 가능하게 연결될 수 있다.
또한, 시운전 육상 데이터 서버(44)는 사외 인터넷(internet)을 통해 해상 시운전 담당자 단말(24)과 사외의 사용자 단말(47) 및 시운전 데이터베이스(42)와 연동하는 DS4 온쇼어 플랫폼(49)과 통신 가능하게 연결될 수도 있다.
해상 시운전 데이터 수집 시스템(20)과 안벽 시운전 데이터 수집 시스템(30)은 각각 해상 시운전 또는 안벽 시운전을 수행하는 동안에만 시운전 선박(11)에 탑재되고, 시운전이 종료되면 시운전 선박(11)에서 탈착된다.
그래서 데이터 저장부(43)는 해상 시운전이 종료된 후, 시운전 선박(11)에서 탈착된 해상 시운전 데이터 수집 시스템(20)의 시운전 데이터 저장부(22)와 직접 통신 가능하게 연결된 상태에서, 해상 무선 통신의 단절과 무관하게 연속적으로 연결된 해상 시운전 데이터를 다운로드할 수 있다. 그리고 데이터 저장부(43)는 다운로드된 연결된 해상 시운전 데이터를 다시 시운전 데이터베이스(42)로 전송해서 저장할 수 있다.
이와 함께, 시운전 데이터 센터(40)는 해상 무선 통신을 통해 시운전 선박(11)에서 수신되는 데이터에 대해 방화벽 기능을 하는 DMZ 중계서버(50)와, 시운전 선박의 중계기(31)와 연결되는 인터페이스 서버(51)를 더 포함할 수 있다.
DMZ 중계서버(50)는 승인된 아이피 주소(ip address)에 대해서만 통신 가능하도록 인증하여 보안성을 향상시킬 수 있다.
인터페이스 서버(51)는 중계기(31)를 통해 안벽 시운전 데이터 수집 시스템(30)과 통신 가능하게 연결되며, DMZ 중계서버(50)를 통해 수신되는 해상 시운전 데이터와 안벽 시운전 데이터 수집 시스템(30)에서 수신되는 안벽 시운전 데이터를 시운전 데이터베이스(42)로 전달해서 저장할 수 있다.
한편, 데이터 수집장치(21)는 수집된 해상 시운전 데이터에 대응되는 MQTT 데이터 프레임(data frame)을 생성해서 시운전 데이터 센터(40)로 전송할 수 있다. 마찬가지로, 데이터 수집부(32)는 수집된 안벽 시운전 데이터에 대응되는 MQTT 데이터 프레임을 생성해서 시운전 데이터 센터(40)로 전송할 수 있다.
예를 들어, 해상 시운전 데이터 수집 시스템(20)의 iba 시스템(25)에서 시운전 데이터 시스템(40)의 인터페이스 서버(51)로 전송되는 각 데이터는 14자리 시간 형태로 변경될 수 있다.
즉, iba 시스템(25)의 시간 정보 iba time과 본선 시스템(13)의 시간 정보KM time은 각각 해당 연월일과 시간을 '2022023015324'과 같은 14자리 시간 형태로 변경될 수 있다.
그리고 시운전 선박(11)에 적용된 iba 시스템(25)에 부여된 디바이스 아이디(dev_id)는 해상 시운전시 토픽(Topic) 값을 'SEA'와 iba 시스템(25)별 고유 넘버로 정의하고, 안벽 시운전시 토픽 값을 'QUAY'와 안벽 시운전 데이터 수집 시스템(30)의 고유 넘버로 정의할 수 있다.
따라서 시운전 데이터 센터(40)에서는 데이터 프레임의 토픽 값을 이용해서 해상 시운전과 안벽 시운전을 구분할 수 있다.
상기 iba 시스템별 고유 넘버는 동시에 해상 시운전을 수행하는 시운전 선박(11)의 수, 예컨대 1 내지 4로 설정되고, 상기 안벽 시운전 데이터 수집 시스템의 고유 넘버는 동시에 안벽 시운전을 수행할 수 있는 시운전 선박(11)의 수, 예컨대 1 내지 15로 설정될 수 있다. 물론, 시운전 선박(11)의 수에 따라 각 고유 넘버의 최대값은 변경될 수 있다.
여기서, 프로젝트 번호(proj)는 선박 제조사에서 각 시운전 선박(11)에 부여하는 고유 번호이고, 시퀀스 코드 번호(STRL_PLN_SEQ)는 'ST', 'GT', 'QUAY' 등으로 정의하며, 'MARAN', 'YAMAL' 등 선박명(ship name)이 포함될 수 있으며, 안벽 정보(QuaySide info)는 안벽 시운전인 경우에는 각 안벽의 번호(예컨대 'A', 'C', 'D', 'E', ...)로 정의되고, 해상 시운전인 경우 'SEA'로 정의될 수 있다.
도 3 내지 도 5는 각각 해상 시운전시와 안벽 시운전시 토픽과 데이터를 예시한 도면이다.
도 3의 (a) 내지 (c)에는 각각 해상 시운전시 iba 시스템(25)에서 인터페이스 서버(51)로 전송되는 선박 데이터, 항해 데이터, 통신 데이터가 예시되어 있다.
상기 선박 데이터는 본선 시스템(13)에서 수신되는 데이터로서, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 해상 시운전을 표시하는 'SEA', 디바이스 아이디(Device ID), 프로젝트 번호(Proj. No.) 시퀀스 코드 번호(SEQ. NO.), 복수의 스마트 로그-북의 번호와 선박 데이터를 표시하는 'SHIP'을 포함하는 토픽과, 데이터(DATA(Gen.+SHIP)를 포함할 수 있다.
상기 항해 데이터는 항해 기록 저장장치(14)에서 수신되는 데이터로서, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 해상 시운전을 표시하는 'SEA', 디바이스 아이디(Device ID), 프로젝트 번호(Proj. No.) 시퀀스 코드 번호(SEQ. NO.), 항해 데이터를 표시하는 'VDR'을 포함하는 토픽과, 데이터(DATA(Gen.+SHIP)를 포함할 수 있다.
상기 통신 데이터는 도 3의 (c)에 도시된 바와 같이, 해상 시운전을 표시하는 'SEA', 디바이스 아이디(Device ID), 프로젝트 번호(Proj. No.), 시퀀스 코드 번호(SEQ. NO.), 통신 데이터를 표시하는 'LTE'을 포함하는 토픽과 데이터(DATA(Gen.+SHIP)를 포함할 수 있다.
즉, 상기한 선박 데이터, 항해 데이터, 통신 데이터의 각 데이터 프레임은 해상 시운전을 표시하는 'SEA'를 포함하고, 'SHIP'이나 'VDR', 'LTE'와 같이 데이터의 종류가 구분될 수 있다.
그리고 각 데이터 프레임은 데이터의 항목에 따라 세분화될 수 있으며, 데이터의 시작과 끝을 명시해서 해상 무선 통신 두절 후 재연결시 연속적으로 받을 수 있도록 설계된다.
도 4의 (a)와 (b)에는 iba 시스템 내부에서 해상 시운전 데이터를 저장하기 위한 데이터가 예시되어 있다.
파이썬(Python)에서 iba 시스템(25)으로 전송되는 데이터는 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 'iba'와 'GEN', 항해 데이터 'VDR' 및 통신 데이터 'LTE'로 구성될 수 있다.
iba 시스템(25)에서 파이썬으로 전송되는 데이터는 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 'Pub to iba'와 'msgShip'으로 구성될 수 있다.
한편, 안벽 시운전시 데이터 프레임은 안벽 시운전을 표시하는 'QUAY', 디바이스 아이디(Device ID), 프로젝트 번호(Proj. No.), 시퀀스 코드 번호(SEQ. NO.), 선박 데이터를 표시하는 'SHIP'을 포함하는 토픽과 데이터(DATA(Gen.+SHIP)를 포함할 수 있다.
따라서 시운전 데이터 서버(41)는 해상 시운전 데이터와 안벽 시운전 데이터를 구분해서 시운전 데이터베이스(42)에 저장하고 관리할 수 있다.
그리고 시운전 데이터 서버(41)는 해상 무선 통신을 통해 해상 시운전 데이터를 수신하는 과정에서 통신 두절이 발생하더라도, 해상 시운전 데이터의 데이터 프레임에 명시된 시작 정보와 끝 정보를 이용해서 재연결시 연속적으로 데이터를 수신할 수 있다.
다음, 도 6 내지 도 10을 참조해서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 시운전 선박의 데이터 수집 및 활용 시스템의 작동방법을 상세하게 설명한다.
도 6 내지 도 10은 각각 시운전 플랫폼의 화면을 예시한 도면이다.
도 6에는 안벽 시운전, 해상 시운전, 로그 북과 데이터 센터를 포함하는 4개의 그룹이 표시된 상태로, 관리자는 원하는 카테고리를 선택해서 해당 카테고리의 데이터를 확인할 수 있다.
도 7에는 해상 시운전시 데쉬보드 화면이 예시되어 있다.
즉, 해상 시운전 중인 시운전 선박(11)들의 리스트와 각 시운전 선박(11)의 위치가 해상 지도 상에 표시되고, 연료 소비량, 연간 시운전 상태, 클레임 상태 및 리스트가 표시될 수 있다.
도 8에는 해상 시운전 중인 선박(11)들 중에서 선택된 하나의 시운전 선박(11)의 해상 시운전 데이터를 실시간으로 수집하여 표시하는 화면이 예시되어 있다.
즉, 해상 시운전 데이터에는 시운전시 수행되는 액티비티 프로세스 상태와 리스트, 엔진 출력, 연료 소비량 등의 데이터가 포함되며, 각 데이터는 수치와 그래프 등으로 표시될 수 있다.
도 9에는 안벽 시운전시 데쉬보더 화면이 예시되어 있다.
즉, 전체 안벽에서 시운전 중인 시운전 선박(11)들의 리스트와 각 시운전 선박(11)의 위치가 안벽을 포함하는 지도 상에 표시되고, 각 도크의 진수 공정율, 안벽 시운전 공정율, 해상 시운전 진행율, 전체 사용량과 탄소 배출량 등이 표시될 수 있다.
도 10에는 안벽 시운전 중인 선박(11)들 중에서 선택된 하나의 시운전 선박(11)의 안벽 시운전 데이터를 실시간으로 수집하여 표시하는 화면이 예시되어 있다.
즉, 안벽 시운전 중인 시운전 선박(11)의 정보, 액티비티 프로세스 상태, 시운전 중 선박에 마련된 각 장치의 상태(온도, 증기 압력, 공기 압력 등), 출력 상태, 카고 시스템, 모션 정보 등이 표시될 수 있다.
상기한 바와 같은 과정을 통해, 본 발명은 해상 무선 통신을 통해 수신되는 시운전 선박의 시운전 데이터를 수집하고, 통신 두절시 데이터프레임에 기초해서 이어받기가 가능함에 따라 시운전 데이터의 연속적인 수집이 가능함에 따라, 수집된 데이터를 효과적으로 활용할 수 있다.
또한, 본 발명은 데이터의 내용을 기반으로 해상 시운전과 안벽 시운전을 구분해서 저장하고 관리할 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 물론이다.
본 발명은 해상 무선 통신을 통해 수신되는 시운전 선박의 시운전 데이터를 연속적으로 수집이 가능하고, 데이터의 내용을 기반으로 해상 시운전과 안벽 시운전을 구분해서 저장하고 활용하는 시운전 선박의 데이터 수집 및 활용 시스템 기술에 적용된다.
10: 시운전 데이터 수집 및 활용 시스템
11: 시운전 선박 12: 장비
13: 본선 시스템 14: 항해 기록 저장장치
20: 해상 시운전 데이터 수집 시스템
21: 데이터 수집장치 22: 시운전 데이터 저장부
23: LTE 통신장치 24: 스마트 로그-북
25: iba 시스템 26: 시운전 담당자 단말
30: 안벽 시운전 데이터 수집 시스템
31: 중계기 32: 데이터 수집부
40: 시운전 데이터 센터
41: 시운전 데이터 서버 42: 시운전 데이터베이스
43: 데이터 저장부 44: 시운전 육상 데이터 서버
45: 분석서버 46: 사내 관리 시스템
47: 사용자 단말 48: 설계/시운전 관리자 단말
49: DS4 온쇼어 플랫폼 50: DMZ 중계서버
51: 인터페이스 서버

Claims (11)

  1. 해상 시운전 또는 안벽 시운전을 수행하는 시운전 선박에 구비되어 시운전 선박의 해상 시운전 데이터를 수집하는 해상 시운전 데이터 수집 시스템과
    상기 시운전 선박의 안벽 시운전 데이터를 수집하는 안벽 시운전 데이터 수집 시스템 및
    육상에 설치되고, 상기 선박에 탑재된 해상 시운전 데이터 수집 시스템과 해상 무선 통신을 통해 전송된 해상 시운전 데이터와, 상기 안벽 시운전 데이터 수집 시스템에서 수신된 안벽 시운전 데이터를 구분해서 저장하고, 저장한 시운전 데이터를 분석하여 활용하는 시운전 데이터 센터를 포함하는 것을 특징으로 하는 시운전 선박의 데이터 수집 및 활용 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 해상 시운전 데이터 수집 시스템과 시운전 데이터 센터는 처음 연결된 후에는 연결 확인을 하지 않는 UDP 기반의 MQTT 통신을 이용해서 상기 해상 시운전 데이터를 연속적으로 수신하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 시운전 선박의 데이터 수집 및 활용 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 해상 시운전 데이터 수집 시스템은
    상기 시운전 선박의 데이터를 수집해서 취합하고 취합된 해상 시운전 데이터를 상기 시운전 데이터 센터로 전송하도록 제어하는 데이터 수집장치,
    상기 데이터 수집장치에서 수집한 해상 시운전 데이터를 저장하고 저장한 상기 해상 시운전 데이터를 시운전 완료 후 상기 시운전 데이터 센터에 마련된 상기 시운전 데이터베이스에 다운로드하는 시운전 데이터 저장부 및
    상기 데이터 수집장치와 연동하여 상기 해상 시운전 데이터를 상기 시운전 데이터 센터로 전송하고, 상기 시운전 데이터 센터로부터 전송된 관제 데이터를 수신하여 상기 데이터 수집장치에 전달하는 LTE 통신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 시운전 선박의 데이터 수집 및 활용 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 데이터 수집장치는
    상기 시운전 선박이 LNG 선박인 경우, 선체에서 구획된 각 영역에서 수집되는 데이터를 처리하는 복수의 스마트 로그-북 및
    각 스마트 로그-북과 연동하여 수집한 상기 해상 시운전 데이터를 통합적으로 수집 및 저장하고, 수집된 상기 해상 시운전 데이터를 상기 시운전 데이터 센터로 전송하며, 상기 시운전 데이터 센터로부터 전송된 관제 데이터를 수신하여 처리하는 iba 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 시운전 선박의 데이터 수집 및 활용 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 안벽 시운전 데이터 수집 시스템은 상기 시운전 선박에 마련된 본선 시스템으로부터 안벽 시운전시 발행되는 데이터를 수집하고, 수집된 상기 안벽 시운전 데이터를 중계기를 통해 상기 시운전 데이터 시스템으로 전송하는 데이터 수집부를 포함하고,
    상기 데이터 수집부는 상기 본선 시스템에서 발행된 데이터를 구독하는 구독자,
    상기 안벽 시운전 데이터를 발행하는 발행자 및
    상기 구독자와 발행자를 중계하는 브로커를 포함하는 것을 특징으로 하는 시운전 선박의 데이터 수집 및 활용 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 시운전 데이터 센터는
    상기 시운전 선박에 구비된 상기 데이터 수집장치 및 데이터 수집부와 통신을 수행하여 해상 및 안벽 시운전 데이터를 취합하고, 선박 관제 명령을 전달하는 시운전 데이터 서버,
    상기 시운전 데이터 서버와 연동하여 시운전 선박에서 수집된 해상 및 안벽 선박 시운전 데이터를 구분해서 저장하는 시운전 데이터베이스,
    상기 시운전 데이터 저장부 저장된 상기 해상 시운전 데이터를 다운로드 받아 상기 시운전 데이터베이스에 저장하는 데이터 저장부,
    상기 시운전 데이터 서버와 연동해서 해상 및 안벽 시운전 데이터를 기초로 상기 시운전 선박의 관제를 통합 제어하는 시운전 육상 데이터 서버 및
    상기 시운전 육상 데이터 서버와 연동하고, 상기 시운전 데이터베이스에 저장된 해상 및 안벽 시운전 데이터를 선종별/장비별로 분석하여 성능을 분석하는 분석 서버를 포함하는 것을 특징으로 하는 시운전 선박의 데이터 수집 및 활용 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 시운전 데이터 서버와 시운전 육상 데이터 서버는 사내 인트라넷을 통해 사내 관리 시스템과 통신 가능하게 연결되고,
    상기 시운전 육상 데이터 서버는 상기 사내 인트라넷을 통해 사내의 사용자 단말이나 설계/시운전 관리자 단말과 통신 가능하게 연결되며,
    사외 인터넷을 통해 상기 해상 시운전 담당자 단말과 사외의 사용자 단말 및 시운전 데이터베이스와 연동하는 DS4 온쇼어 플랫폼과 통신 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 시운전 선박의 데이터 수집 및 활용 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 시운전 데이터 센터는 해상 무선 통신을 통해 상기 시운전 선박에서 수신되는 데이터에 대해 방화벽 기능을 하는 DMZ 중계서버와,
    상기 시운전 선박의 중계기와 연결되는 인터페이스 서버를 더 포함하고,
    상기 인터페이스 서버는 상기 중계기를 통해 상기 안벽 시운전 데이터 수집 시스템과 통신 가능하게 연결되며, 상기 DMZ 중계서버를 통해 수신되는 상기 해상 시운전 데이터와 상기 안벽 시운전 데이터 수집 시스템에서 수신되는 안벽 시운전 데이터를 상기 시운전 데이터베이스로 전달해서 저장하는 것을 특징으로 하는 시운전 선박의 데이터 수집 및 활용 시스템.
  9. 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 데이터 수집장치는 수집된 상기 해상 시운전 데이터에 대응되는 MQTT 데이터 프레임을 생성해서 상기 시운전 데이터 센터로 전송하고,
    상기 데이터 수집부는 수집된 상기 안벽 시운전 데이터에 대응되는 MQTT 데이터 프레임을 생성해서 상기 시운전 데이터 센터로 전송하며,
    상기 시운전 데이터 센터는 수신된 데이터에 포함된 해상 시운전 또는 안벽 시운전을 구분하는 프레임을 이용해서 상기 해상 시운전 데이터와 안벽 시운전 데이터를 구분하는 것을 특징으로 하는 시운전 선박의 데이터 수집 및 활용 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 데이터 프레임은 해상 시운전 또는 안벽 시운전을 표시하는 프레임과, 디바이스 아이디, 프로젝트 번호, 시퀀스 코드 번호, 선박 데이터를 포함하는 토픽과 시운전 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 시운전 선박의 데이터 수집 및 활용 시스템.
  11. 제항9에 있어서,
    상기 시운전 데이터 센터는 해상 무선 통신을 통해 상기 해상 시운전 데이터를 수신하는 과정에서 통신 두절이 발생하는 경우, 상기 해상 시운전 데이터의 데이터 프레임에 명시된 시작 정보와 끝 정보를 이용해서 재연결시 연속적으로 데이터를 수신하는 것을 특징으로 하는 시운전 선박의 데이터 수집 및 활용 시스템.
KR1020220124137A 2021-09-30 2022-09-29 시운전 선박의 데이터 수집 및 활용 시스템 KR20230047022A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20120063958A (ko) 2010-12-08 2012-06-18 현대중공업 주식회사 시운전 선박의 최적 경로 판단을 위한 항해정보 측정시스템

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