KR20230094738A - Event-based smart sensor, vessel vibration measuring device using the same, measuring method, and vessel applying the same - Google Patents

Event-based smart sensor, vessel vibration measuring device using the same, measuring method, and vessel applying the same Download PDF

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KR20230094738A
KR20230094738A KR1020210184123A KR20210184123A KR20230094738A KR 20230094738 A KR20230094738 A KR 20230094738A KR 1020210184123 A KR1020210184123 A KR 1020210184123A KR 20210184123 A KR20210184123 A KR 20210184123A KR 20230094738 A KR20230094738 A KR 20230094738A
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이승하
박영민
김보형
안의리
박노준
현 최
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

본 발명은 운항중인 선박에서 스마트센서를 이용하여 선박 구조물의 진동을 실시간으로 측정하는 장치, 방법 및 그 선반에 관한 것이다. 이를 위해, 선박의 진동 또는 소음을 측정하기 위한 센서이고, 선박의 진동 또는 소음을 측정하는 센서부; 센서부의 측정신호에 기초하여 RAW 데이터파일을 생성하는 RAW데이터 파일생성부; RAW 데이터파일을 저장하는 RAW 데이터파일 저장부; RAW 데이터파일을 외부의 측정부로 송신하고, 측정부로부터 제어명령을 수신하는 센서통신부; 센서부의 계측치가 기준값 이상인지를 판단하는 이벤트 검출부; 및 이벤트 검출부의 검출 결과에 기초하여, 센서가 설정주기 마다 내정된 계측 동작을 수행하는 모니터링 모드와 연속적인 계측 동작을 수행하는 이벤트 모드 중 하나로 동작하게 하는 센서 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이벤트에 기반하는 스마트센서가 제공된다..The present invention relates to a device, a method, and a shelf thereof for measuring vibration of a ship structure in real time using a smart sensor in a ship in operation. To this end, it is a sensor for measuring vibration or noise of a ship, and a sensor unit for measuring vibration or noise of a ship; A RAW data file generating unit for generating a RAW data file based on the measurement signal of the sensor unit; A RAW data file storage unit for storing RAW data files; a sensor communication unit that transmits a RAW data file to an external measurement unit and receives a control command from the measurement unit; an event detection unit that determines whether the measured value of the sensor unit is greater than or equal to a reference value; and a sensor control unit that causes the sensor to operate in one of a monitoring mode in which a predetermined measurement operation is performed for each set period and an event mode in which a continuous measurement operation is performed based on a detection result of the event detection unit. A smart sensor based on is provided.

Description

이벤트에 기반하는 스마트센서, 이를 이용한 선박의 진동 측정장치, 측정방법 및 이를 적용한 선박{Event-based smart sensor, vessel vibration measuring device using the same, measuring method, and vessel applying the same}Event-based smart sensor, vessel vibration measuring device using the same, measuring method, and vessel applying the same {Event-based smart sensor, vessel vibration measuring device using the same, measuring method, and vessel applying the same}

본 발명은 진동과 소음 측정 및 모니터링에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이벤트에 기반하는 스마트센서, 이를 이용한 선박의 진동 측정장치, 측정방법 및 이를 적용한 선박에 관한 것이다. The present invention relates to vibration and noise measurement and monitoring, and more particularly, to an event-based smart sensor, a ship vibration measurement device using the same, a measurement method, and a ship to which the same is applied.

최근 대양을 운항하는 선박(예 : 컨테이너선, 유조선, LNG선 등)에 대해 스마트 쉽(Smart Ship) 기술을 적용하는 사례가 증가하고 있다. 스마트 쉽은 선박에 운항데이터 수집장비와 위성통신 전송모듈을 설치하여 선박의 중요 데이터를 수집하고 수집된 데이터를 데이터베이스화하고 자산화하는 기술이다. 또한, 수집된 선박항해 데이터는 위성을 통해 육상관제본부에 전송됨으로써, 운영자의 의사결정에 활용되고 있다. Recently, cases of applying smart ship technology to ocean-going ships (eg, container ships, oil tankers, LNG carriers, etc.) are increasing. Smart ship is a technology that collects important data of the ship by installing navigation data collection equipment and satellite communication transmission module on the ship, and converts the collected data into a database and assets. In addition, the collected ship voyage data is transmitted to the land control center through satellite, and is used in decision-making by the operator.

이러한 관점에서, 운항중인 선박에 대해 수집되는 데이터는 전력, 통신, 진동, 소음, 유량, 속도, 위치, 기상 등 다양하다. 이들중 선박의 안전 및 운항일정에 가장 큰 영향을 미치는 것은 선박의 엔진, 발전기, 보일러, 펌프 등의 기계 부품류의 진동과 소음이다. From this point of view, the data collected about ships in operation are diverse, such as power, communication, vibration, noise, flow rate, speed, location, and weather. Among them, vibration and noise of mechanical parts such as engines, generators, boilers, and pumps have the greatest influence on the safety and operation schedule of ships.

선박의 엔진, 발전기, 보일러 등의 기계 부품류는 운항 기간(예 20일 ~ 40일) 동안 멈춤없이 24시간 동작된다. 따라서, 운전중 운전 상태에 대해 지속적인 모니터링 및 유지관리가 필요하다. 이러한 모니터링중 선박 엔진, 발전기, 보일러, 펌프로 부터 발생되는 진동과 소음은 정상 동작여부, 유지보수의 예측을 판단하는데 산업표준의 파라미터가 된다(Condition monitoring and diagnostics of machines, ISO.FDIS 17359:2002(E) 참조). Mechanical parts such as the ship's engine, generator, and boiler are operated 24 hours a day without stopping during the operation period (eg 20 to 40 days). Therefore, it is necessary to continuously monitor and maintain the operating state during operation. During this monitoring, vibration and noise generated from ship engines, generators, boilers, and pumps become industry standard parameters for determining normal operation and predicting maintenance (Condition monitoring and diagnostics of machines, ISO.FDIS 17359:2002 see (E)).

이를 위해, 기계류나 선박 구조물에 부착하여 사용할 수 있는 다양한 진동센서나 음향센서들이 제공되고 있다. 그러나, 기존의 유선 진동센서나 음향센서는 배선을 연결해야 해서 포설 시간 및 비용이 추가로 발생하였다. 특히 철재로 제작된 협소한 공간이면서 방수를 감안하여 제작된 선박의 내부공간이라는 점을 감안하면, 이미 운항중인 선박에 대해 추가적으로 센서 배선을 하는 것은 거의 불가능하다. To this end, various vibration sensors or acoustic sensors that can be used by being attached to machinery or ship structures have been provided. However, existing wired vibration sensors or acoustic sensors require wiring to be connected, resulting in additional installation time and cost. In particular, considering that it is a narrow space made of steel and an internal space of a ship manufactured considering waterproofing, it is almost impossible to additionally wire a sensor for a ship already in operation.

또한, 진동과 소음에 관해 24시간 모니터링 하는 경우 대량의 데이터가 발생하는데, 이는 온도 또는 압력센서 등 일반 센서와 달리 진동과 소음센서의 신호는 다량의 데이터를 획득하여야만 이를 이용하여 주파수분석이 가능하기 때문이다. 주파수분석과정에서 주파수분석 분해능을 높이기 위해서는 많은 수의 데이터를 필요로 한다. 그런데, 계산량의 증가에 따라 CPU, Memory 등의 하드웨어, 소프트웨어 등의 성능제약과 더불어 분석결과가 나오는데까지 시간지연이 발생하게 된다. 아울러, 이를 전송, 처리 및 저장하기 위해서는 대규모의 컴퓨터 리소스(Resource)를 필요로 한다. In addition, when monitoring vibration and noise for 24 hours, a large amount of data is generated. Unlike general sensors such as temperature or pressure sensors, the signal of the vibration and noise sensor must acquire a large amount of data to be able to analyze the frequency using it. Because. In order to increase the frequency analysis resolution in the frequency analysis process, a large number of data is required. However, as the amount of calculation increases, time delay occurs until the analysis result comes out along with performance limitations of hardware and software such as CPU and memory. In addition, large-scale computer resources are required to transmit, process, and store them.

따라서, 선박내에서 실현될 수 있는 효과적인 진동소음 모니터링을 위해서 최적의 모니터링 방법이나 시스템 구성에 연구개발이 필요한 실정이다. Therefore, it is necessary to research and develop an optimal monitoring method or system configuration for effective vibration and noise monitoring that can be realized in a ship.

1. 대한민국 특허등록 제 10-1409986 호(진동모니터링 결함진단장치),1. Republic of Korea Patent Registration No. 10-1409986 (Vibration Monitoring Defect Diagnosis Device), 2. 대한민국 특허등록 제 10-0444568 호(인터넷을 이용한 통합 모니터링 운영 시스템 사업 방법 및 이를 구현할 수 있는 프로그램이 수록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체).2. Korean Patent Registration No. 10-0444568 (a business method for an integrated monitoring operating system using the Internet and a computer-readable recording medium containing a program capable of implementing it).

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 운항중인 선박의 진동과 소음을 상시적으로 모니터링할 수 있고, 이상이 있는 경우에는 실시간으로 모니터링 할 수 있는 이벤트에 기반하는 스마트센서, 이를 이용한 선박의 진동 측정장치, 측정방법 및 이를 적용한 선박을 제공하는 것이다.Therefore, the present invention has been made to solve the above problems, and the problem to be solved by the present invention can constantly monitor the vibration and noise of the ship in operation, and if there is an abnormality, it can be monitored in real time. It is to provide a smart sensor based on possible events, a ship vibration measurement device using the same, a measurement method, and a ship to which it is applied.

본 발명의 또 다른 목적은, 선박내에서 스마트 센서와 통신에 관한 배선을 최소화하면서도, 통신중의 데이터 손상, 변형 등이 발생하지 않도록 RAW 데이터를 파일 형태로 전송하도록 구성하여, 신규 선박 또는 운행중인 선박에 대해서도 설치가 가능한 이벤트에 기반하는 스마트센서, 이를 이용한 선박의 진동 측정장치, 측정방법 및 이를 적용한 선박을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to configure to transmit RAW data in the form of a file so that data damage or deformation during communication does not occur while minimizing the wiring related to communication with the smart sensor in the ship, so that new ships or ships in operation It is to provide a smart sensor based on an event that can be installed on a ship, a ship vibration measurement device using the same, a measurement method, and a ship to which the same is applied.

본 발명의 또 다른 목적은, 선박내의 통신설비에 큰 부하로 작용하지 않으면서도 효과적으로 모니터링할 수 있는 스마트센서를 이용한 선박 구조물의 진동 측정장치, 이를 이용한 측정방법 및 이를 적용한 선박을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a vibration measuring device of a ship structure using a smart sensor that can effectively monitor without acting as a large load on communication facilities in the ship, a measuring method using the same, and a ship to which the same is applied.

다만, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the above-mentioned technical problems, and other technical problems not mentioned will be clear to those skilled in the art from the description below. You will be able to understand.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여, 선박의 진동 또는 소음을 측정하기 위한 센서이고, 선박의 진동 또는 소음을 측정하는 센서부; 센서부의 측정신호에 기초하여 RAW 데이터파일을 생성하는 RAW데이터 파일생성부; RAW 데이터파일을 저장하는 RAW 데이터파일 저장부; RAW 데이터파일을 외부의 측정부로 송신하고, 측정부로부터 제어명령을 수신하는 센서통신부; 센서부의 계측치가 기준값 이상인지를 판단하는 이벤트 검출부; 및 이벤트 검출부의 검출 결과에 기초하여, 센서가 설정주기 마다 내정된 계측 동작을 수행하는 모니터링 모드와 연속적인 계측 동작을 수행하는 이벤트 모드 중 하나로 동작하게 하는 센서 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이벤트에 기반하는 스마트센서가 제공된다.In order to achieve the above technical problem, it is a sensor for measuring the vibration or noise of the ship, the sensor unit for measuring the vibration or noise of the ship; A RAW data file generating unit for generating a RAW data file based on the measurement signal of the sensor unit; A RAW data file storage unit for storing RAW data files; a sensor communication unit that transmits a RAW data file to an external measurement unit and receives a control command from the measurement unit; an event detection unit that determines whether the measured value of the sensor unit is greater than or equal to a reference value; and a sensor control unit that causes the sensor to operate in one of a monitoring mode in which a predetermined measurement operation is performed for each set period and an event mode in which a continuous measurement operation is performed based on a detection result of the event detection unit. A smart sensor based on is provided.

또한, 설정주기 및 기준값 중 적어도 하나는 사용자에 의해 변경될 수 있다.In addition, at least one of the setting period and the reference value may be changed by the user.

또한, 모니터링 모드일 때, 센서 제어부는 RAW데이터 파일을 설정주기마다 또는 미리 정해진 시간에 송신한다.Also, in the monitoring mode, the sensor control unit transmits the RAW data file at each set period or at a predetermined time.

또한, 이벤트 모드일 때, 센서부는 연속적으로 선박의 진동 또는 소음을 측정하고, 센서 제어부는 RAW데이터 파일을 즉시 송신한다.Also, in the event mode, the sensor unit continuously measures vibration or noise of the ship, and the sensor controller immediately transmits a RAW data file.

상기와 같은 본 발명의 목적은, 전술한 복수의 스마트센서; 복수의 스마트센서와 데이터통신이 가능한 측정부; 복수의 측정부와 무선 데이터통신이 가능한 중계기; 및 복수의 중계기와 연결된 서버;를 포함하고, 서버는, 중계기로부터 수신된 RAW 데이터파일을 저장하는 저장부; RAW 데이터파일을 주파수영역 데이터로 변환하는 FFT부; RAW 데이터파일 및 주파수영역 데이터에 기초하여 선박의 진동을 해석하고 측정하는 진동해석 및 측정부; 및 진동해석 및 측정부의 해석 결과를 미리 저장된 진동기준과 소음기준과 비교하여 이상 여부를 판단하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트센서를 이용한 선박의 진동 측정장치에 의해서도 달성될 수 있다. An object of the present invention as described above, the plurality of smart sensors described above; A measurement unit capable of data communication with a plurality of smart sensors; A repeater capable of wireless data communication with a plurality of measuring units; And a server connected to a plurality of repeaters; including, the server, a storage unit for storing the RAW data file received from the repeater; an FFT unit that converts the RAW data file into frequency domain data; A vibration analysis and measurement unit that analyzes and measures ship vibration based on RAW data files and frequency domain data; And a vibration analysis and control unit for comparing the analysis result of the measurement unit with the vibration standard and noise standard stored in advance to determine whether there is an abnormality;

또한, 스마트센서가 이벤트 모드일 때, FFT부는 파일 단위로 연속수신되는 RAW 데이터파일을 실시간으로 주파수영역 데이터로 변환하고, 진동해석 및 측정부는 RAW 데이터파일 및 상기 주파수영역 데이터에 기초하여 선박의 진동을 해석하고, 제어부는 진동해석 및 측정부의 해석 결과를 미리 저장된 진동기준과 소음기준과 비교하여 실시간으로 이상 여부를 판단한다.In addition, when the smart sensor is in event mode, the FFT unit converts the RAW data file continuously received in file units into frequency domain data in real time, and the vibration analysis and measurement unit converts the vibration of the ship based on the RAW data file and the frequency domain data. is analyzed, and the control unit compares the analysis results of the vibration analysis and measuring unit with the previously stored vibration standard and noise standard to determine whether or not there is an abnormality in real time.

본 발명의 목적은, 전술한 진동 측정장치를 이용한 선박의 진동 측정방법으로써, (i-1) 선박에 배치된 복수의 스마트센서가 각 설치 위치에서의 진동 또는 소음을 설정주기마다 계측하는 단계(S120); (i-2) 이벤트검출부(165)가 계측치를 기준값과 비교하는 단계(S130); 및 (i-3) 만약 계측치가 상기 기준값 보다 미만인 경우, 스마트센서의 RAW데이터 파일생성부가 측정된 신호에 기초하여 RAW 데이터파일을 생성하고, RAW 데이터파일을 특정시간에 서버로 전송하는 단계(S140);를 반복 수행하는 스마트센서의 모니터링 모드; 및 (ii-1) 만약 계측치가 기준값 이상인 경우, 스마트센서가 연속적으로 진동 또는 소음을 계측하는 단계(S220); (ii-2) 스마트센서의 RAW데이터 파일생성부가 측정된 신호에 기초하여 RAW 데이터파일을 생성하고, RAW 데이터파일을 즉시 서버로 전송하는 단계(S230);를 포함하는 이벤트 모드;로 구성되는 것을 특징으로 하는 스마트센서를 이용한 선박의 진동 측정방법에 의해서도 달성될 수 있다.An object of the present invention is a method for measuring vibration of a ship using the above-described vibration measuring device, (i-1) a plurality of smart sensors disposed on a ship measuring vibration or noise at each installation position at each set cycle ( S120); (i-2) comparing, by the event detection unit 165, a measured value with a reference value (S130); And (i-3) if the measured value is less than the reference value, generating a raw data file based on the measured signal by the raw data file generator of the smart sensor and transmitting the raw data file to the server at a specific time (S140 ); monitoring mode of the smart sensor that repeatedly performs; and (ii-1) if the measured value is greater than or equal to the reference value, the smart sensor continuously measures vibration or noise (S220); (ii-2) generating a RAW data file based on the measured signal by the RAW data file generating unit of the smart sensor and immediately transmitting the RAW data file to the server (S230); event mode including; It can also be achieved by a ship vibration measurement method using a characterized smart sensor.

또한, 이벤트 모드의 전송단계(S230) 이후, 모니터링 모드로 리턴한다.In addition, after the event mode transmission step (S230), it returns to the monitoring mode.

또한, 설정주기는 3분 ~ 10분일 수 있고, 특정시간은 3시간, 6시간, 9시간, 12시간, 또는 24시간 마다 사용자에 의해 정해진 시간일 수 있다.In addition, the setting period may be 3 minutes to 10 minutes, and the specific time may be a time set by the user every 3 hours, 6 hours, 9 hours, 12 hours, or 24 hours.

상기와 같은 본 발명의 목적은, 전술한 진동 측정장치를 갖는 것을 특징으로 하는 선박에 의해서도 달성될 수 있다. The object of the present invention as described above can also be achieved by a vessel characterized by having the above-described vibration measuring device.

본 발명의 일실시예에 따르면, 선박의 진동과 소음을 최소 전력으로 모니터링할 수 있다. 따라서, 스마트센서에 들어가는 배터리를 장기적으로 사용할 수 있고, 배터리 교체작업을 최소화할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the vibration and noise of the ship can be monitored with minimum power. Therefore, the battery used in the smart sensor can be used for a long time, and the battery replacement work can be minimized.

또한, 기계류의 이상 소음이나 진동이 발생하는 이벤트 상황에서 진동 소음의 실시간성을 확보할 수 있다. 이로 인해, 비정상적인 이벤트 상황이 발생했을 때 신속한 상황 파악과 정확한 해결책을 마련할 수 있다.In addition, it is possible to secure the real-time quality of vibration and noise in an event situation in which abnormal noise or vibration of machinery occurs. Due to this, when an abnormal event situation occurs, it is possible to quickly grasp the situation and prepare an accurate solution.

또한, 선박 전체에 스마트센서와 측정부 및 중계기를 설치하더라도 전력 소비를 최소화할 수 있고, 이로 인해 선박의 전력 부담을 경감할 수 있다. 아울러, 선박내 네트워크의 데이터 통신 부하 및 서버장치의 처리부담도 크게 줄일 수 있는 장점이 있다. 따라서, 대용량의 서버장치나 저장장치, 고속의 처리장치가 필요하지 않는 경제성이 있다. In addition, even if smart sensors, measurement units, and repeaters are installed throughout the ship, power consumption can be minimized, thereby reducing the power burden on the ship. In addition, there is an advantage in that the data communication load of the in-vessel network and the processing load of the server device can be greatly reduced. Therefore, there is an economic feasibility that does not require a large-capacity server device, storage device, or high-speed processing device.

다만, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the effects obtainable in the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below. You will be able to.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명에 따른 스마트센서를 이용한 선박의 전체적인 개략도,
도 2는 도 1에 도시된 선박(5)의 개략적인 시스템 블럭도,
도 3은 본 발명에 따른 이벤트에 기반하는 스마트센서의 사시도,
도 4는 도 3에 도시된 스마트센서(10)의 개략적인 내부 블록도,
도 5는 도 1에 도시된 측정부(200)의 개략적인 내부 블록도,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 이벤트에 기반하는 스마트센서를 이용한 선박의 진동 측정방법을 나타내는 흐름도,
도 7은 본 발명에 따른 스마트센서(10)가 측정한 진동의 RAW 데이터 그래프이다.
The following drawings attached to this specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and together with the detailed description of the present invention serve to further understand the technical idea of the present invention, the present invention is the details described in such drawings should not be construed as limited to
1 is an overall schematic diagram of a ship using a smart sensor according to the present invention;
Figure 2 is a schematic system block diagram of the vessel 5 shown in Figure 1;
3 is a perspective view of a smart sensor based on an event according to the present invention;
4 is a schematic internal block diagram of the smart sensor 10 shown in FIG. 3;
5 is a schematic internal block diagram of the measuring unit 200 shown in FIG. 1;
6 is a flowchart showing a method for measuring vibration of a ship using a smart sensor based on an event according to an embodiment of the present invention;
7 is a graph of RAW data of vibration measured by the smart sensor 10 according to the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. However, since the description of the present invention is only an embodiment for structural or functional description, the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described in the text. That is, since the embodiment can be changed in various ways and can have various forms, it should be understood that the scope of the present invention includes equivalents capable of realizing the technical idea. In addition, since the object or effect presented in the present invention does not mean that a specific embodiment should include all of them or only such effects, the scope of the present invention should not be construed as being limited thereto.

본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.The meaning of terms described in the present invention should be understood as follows.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.Terms such as "first" and "second" are used to distinguish one component from another, and the scope of rights should not be limited by these terms. For example, a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element. It should be understood that when an element is referred to as “connected” to another element, it may be directly connected to the other element, but other elements may exist in the middle. On the other hand, when an element is referred to as being “directly connected” to another element, it should be understood that no intervening elements exist. Meanwhile, other expressions describing the relationship between components, such as “between” and “immediately between” or “adjacent to” and “directly adjacent to” should be interpreted similarly.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Singular expressions should be understood to include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise, and terms such as “comprise” or “having” refer to a described feature, number, step, operation, component, part, or It should be understood that it is intended to indicate that a combination exists, and does not preclude the possibility of the presence or addition of one or more other features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.All terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, unless defined otherwise. Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted as consistent with meanings in the context of related art, and cannot be interpreted as having ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined in the present invention.

실시예의 구성Configuration of the embodiment

이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예의 구성을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the configuration of a preferred embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 스마트센서를 이용한 선박의 전체적인 개략도이고, 도 2는 도 1에 도시된 선박(5)의 개략적인 시스템 블럭도이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 선박(5)은 대양을 운항하는 컨테이너선, 유조선, LNG선, 화물선, 크루즈선 등이 될 수 있다. 이러한 선박(5)은 위성(2)을 통해 육상관제서버(3)와 개별적인 통신이 가능하고, 양방향 데이터 전송이 가능하다. 1 is an overall schematic diagram of a ship using a smart sensor according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic system block diagram of the ship 5 shown in FIG. As shown in FIGS. 1 and 2 , the ship 5 may be a container ship, an oil tanker, an LNG ship, a cargo ship, a cruise ship, and the like that operate on the ocean. Such a ship 5 is capable of individual communication with the land control server 3 through the satellite 2, and bidirectional data transmission is possible.

엔진(30)은 선박의 메인엔진이며 높이가 9 ~ 10 m 이고, 운전중 진동, 소음 및 고온을 발생한다. 발전기(32)는 전기를 생산하기 위한 것이고, 보조엔진(33)(예 : 디젤엔진)에 의해 동작한다. 복수의 스마트센서(10a, 10b, 10c, 10d)가 엔진(30), 발전기(32) 및 보조엔진(33) 등에 부착된다. 예를 들어, 엔진스마트센서(10b)는 엔진(30)의 상부측의 여러 곳, 중간 위치의 여러 곳 및 하부 위치의 여러 곳 그리고 회전축의 베어링 하우징 등에 설치할 수 있다. 또한, 스마트센서(10)는 선박의 엔진(30)외에 발전기, 보일러, 보조엔진, 배관, 회전축의 베어링, 변속기, 기관실의 벽체, 바닥, 펌프 등에 설치될 수 있다. 그리고, 측정부(200)는 3 ~ 5대의 엔진스마트센서(10b) 당 한대씩 설치할 수 있다. 그리고, 발전기(32) 및 보조엔진(33)에 다수의 발전기스마트센서(10a)를 설치하고, 이를 담당하는 하나의 측정부(200)를 설치할 수 있다. The engine 30 is the main engine of the ship, has a height of 9 to 10 m, and generates vibration, noise and high temperature during operation. The generator 32 is for generating electricity and is operated by an auxiliary engine 33 (eg, a diesel engine). A plurality of smart sensors (10a, 10b, 10c, 10d) are attached to the engine 30, the generator 32 and the auxiliary engine 33, and the like. For example, the engine smart sensor 10b may be installed in several places on the upper side of the engine 30, in several places in the middle position, in several places in the lower position, and in the bearing housing of the rotating shaft. In addition, the smart sensor 10 may be installed in a generator, a boiler, an auxiliary engine, a pipe, a bearing of a rotating shaft, a transmission, a wall of an engine room, a floor, a pump, etc. in addition to the engine 30 of a ship. In addition, the measuring unit 200 may be installed one by one per 3 to 5 engine smart sensors 10b. In addition, a plurality of generator smart sensors 10a may be installed in the generator 32 and the auxiliary engine 33, and one measuring unit 200 in charge of them may be installed.

선박(5)내에는 서버(600)와 복수의 스마트센서(10a, 10b, 10c, 10d) 및 복수의 측정부(200) 및 복수의 중계기(400)가 설치된다. Inside the vessel 5, a server 600, a plurality of smart sensors 10a, 10b, 10c, 10d, a plurality of measuring units 200, and a plurality of repeaters 400 are installed.

서버(600)는 서버컴퓨터, 워크스테이션, 퍼스널컴퓨터 등으로 구성할 수 있다.The server 600 may be composed of a server computer, a workstation, a personal computer, and the like.

위성통신부(630)는 일일 1 ~ 5회에 걸쳐 저장부(635)에 저장된 RAW 데이터 파일, 시간영역 데이터파일 및 주파수영역 데이터파일을 위성으로 전송한다. 또는 특이상황이나 위험상황이 되었을 때 사용자의 명령에 따라 해당 파일을 전송한다. 또한, 위성통신부(630)는 육상관제서버(미도시)로부터 제어명령(예 : 원격제어)이나 데이터를 수신할 수 있다. The satellite communication unit 630 transmits the RAW data file, the time domain data file, and the frequency domain data file stored in the storage unit 635 to the satellite one to five times a day. Or, when a special or dangerous situation occurs, the corresponding file is transmitted according to the user's command. In addition, the satellite communication unit 630 may receive a control command (eg, remote control) or data from a land control server (not shown).

저장부(635)는 중계기(400)로부터 수신된 RAW 데이터 파일, 및 FFT부(650)가 변환한 주파수영역 데이터파일을 저장한다. 저장부(635)는 하드디스크 드라이브, SSD, 플래쉬메모리, CD-ROM writer 등이 될 수 있다. The storage unit 635 stores the RAW data file received from the repeater 400 and the frequency domain data file converted by the FFT unit 650. The storage unit 635 may be a hard disk drive, SSD, flash memory, CD-ROM writer, or the like.

진동해석 및 측정부(645)는 FFT부(650)가 변환한 주파수영역 데이터를 이용하여 주파수영역 데이터파일을 생성한다. 또한, 진동해석 및 측정부(645)는 RAW 데이터파일과 주파수영역 데이터파일로부터 선박의 평균진폭, 최대진폭, 진폭, 진동수, 진동대역폭, 변형량, 변형률, 감쇠 등의 데이터를 산출하여 해석한다. The vibration analysis and measurement unit 645 generates a frequency domain data file using the frequency domain data converted by the FFT unit 650. In addition, the vibration analysis and measurement unit 645 calculates and analyzes data such as average amplitude, maximum amplitude, amplitude, frequency, vibration bandwidth, deformation, strain, and damping of the ship from the RAW data file and the frequency domain data file.

그밖에도 진동해석 및 측정부(645)는 RAW 데이터파일과 주파수영역 데이터파일을 이용하여 다양한 add on 해석 알고리즘(예 : 구조물의 진동 슬로우모션 동영상, 응력분포와 응력집중(유한요소법), 모달 테스트(Modal Test) 시뮬레이션, 고유진동수 산출 등)을 실행한다. In addition, the vibration analysis and measurement unit 645 uses RAW data files and frequency domain data files to perform various add-on analysis algorithms (e.g., structure vibration slow motion video, stress distribution and stress concentration (finite element method), modal test ( Modal Test) simulation, natural frequency calculation, etc.) are executed.

디스플레이(640)는 제어부(610)의 처리과정이나 처리결과를 표출하는 모니터, 스피커 등이 될 수 있다. The display 640 may be a monitor, speaker, or the like that displays the processing process or processing result of the controller 610 .

FFT부(Fast Fourier Transformation, 650)는 RAW 데이터파일을 이용하여 주파수 대역별 데이터를 생성한다. The FFT unit (Fast Fourier Transformation, 650) generates data for each frequency band using the RAW data file.

데이터베이스부(655)(예 : SCADA DB)는 전체 시스템의 유지 관리를 위한 데이터베이스 테이블 및 전송된 측정데이터를 저장하는 데이터베이스 테이블로 구성된다. 데이터베이스 테이블중 센서관리DB(미도시)는 스마트센서(10)의 일련번호, 위치, 제조년월일, 구매일, 펌웨어 업데이터 버전과 업데이트일 등의 필드가 정의된다. 오류 및 이상DB(미도시)는 기계의 진동과 소음에 관한 오류, 결함, 이상의 이력이 순차적으로 저장된다. 이를 위해, 오류 및 이상DB는 발생순서, 발생일, 오류의 종류, 후속조치 등의 필드를 갖는다.The database unit 655 (eg SCADA DB) is composed of a database table for maintenance of the entire system and a database table for storing transmitted measurement data. Among the database tables, the sensor management DB (not shown) defines fields such as the serial number of the smart sensor 10, location, date of manufacture, date of purchase, firmware updater version and date of update. In the error and abnormal DB (not shown), the history of errors, defects, and abnormalities related to vibration and noise of the machine is sequentially stored. To this end, the error and anomaly DB has fields such as order of occurrence, date of occurrence, type of error, and follow-up action.

알람부(660)는 기준치를 벗어나는 진동, 소음 또는 온도가 감지되었을 때 이를 알리는 부재이다. 알람부(660)는 스피커, 경광등, 부저나 디스플레이(640) 상의 경고 표시가 될 수 있다. The alarm unit 660 is a member that informs when vibration, noise, or temperature outside of a reference value is detected. The alarm unit 660 may be a speaker, a warning light, a buzzer or a warning display on the display 640 .

게이트웨이(620)의 입력단은 복수의 중계기(400)와 연결되고, 출력단은 서버(600)의 제어부(610)와 연결된다. An input end of the gateway 620 is connected to a plurality of repeaters 400, and an output end is connected to the control unit 610 of the server 600.

제어부(610)는 서버(600)의 동작, 제어, 지시, 연산, 판단 등을 수행하며, CPU 등이 될 수 있다. The control unit 610 performs operation, control, instruction, calculation, and judgment of the server 600, and may be a CPU or the like.

각각의 중계기(400)는 복수개(예 : 2 ~ 6개)의 측정부(200)와 무선통신이 가능하고, 이러한 중계기(400)는 선박(5)내의 벽 또는 천정 등에 각각 부착된다. 이를 위해 중계기(400)는 블루투스 통신모듈, 와이파이 통신모듈, 적외선 통신모듈, LAN 통신모듈, 및 USB통신모듈 중 적어도 하나를 포함한다. 각 중계기(400)는 배선을 통해 게이트웨이(620)에 연결된다. Each repeater 400 is capable of wireless communication with a plurality of (eg, 2 to 6) measuring units 200, and these repeaters 400 are attached to a wall or ceiling within the ship 5, respectively. To this end, the repeater 400 includes at least one of a Bluetooth communication module, a Wi-Fi communication module, an infrared communication module, a LAN communication module, and a USB communication module. Each repeater 400 is connected to the gateway 620 through a wire.

도 3은 본 발명에 따른 이벤트에 기반하는 스마트센서의 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 스마트센서(10)의 개략적인 내부 블록도이다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 스마트센서(10)의 상면에는 LED에 의한 이벤트알림부(150)가 노출되고, 중간에는 발전부(155)가 설치되며, 외부에는 단자부(145)가 노출된다. Figure 3 is a perspective view of a smart sensor based on the event according to the present invention, Figure 4 is a schematic internal block diagram of the smart sensor 10 shown in FIG. 3 and 4, the event notification unit 150 by LED is exposed on the upper surface of the smart sensor 10, the power generation unit 155 is installed in the middle, and the terminal unit 145 is installed on the outside. Exposed.

이벤트알림부(150)는 스마트센서(10)의 동작상태 또는 현재 모드를 외부로 표출한다. 표출방식은 램프, LED, LCD등, 경광등, 스피커, 부저 등이 가능하다. 이벤트알림부(150)가 LED인 경우, 모니터링 모드에서 "녹색" 발광이고, 이벤트 모드에서 "적색"발광이고, 주의, 오류인 경우에는 "황색"발광이나 점멸이 될 수 있다. The event notification unit 150 expresses the operating state or current mode of the smart sensor 10 to the outside. The expression method can be lamp, LED, LCD, warning light, speaker, buzzer, etc. If the event notification unit 150 is an LED, "green" light is emitted in the monitoring mode, "red" light is emitted in the event mode, and "yellow" light is emitted or blinks in case of a warning or an error.

도 4에 도시된 바와 같이, 센서부(110)는 진동센서(114), 음향센서(112) 외에 온도센서, 습도센서, 가속도 센서, 자이로센서 등을 포함할 수 있다. 진동센서(114)는 X축, Y축, Z축 방향의 진동을 각각 측정할 수 있다. 음향센서(112)는 주변의 소음을 감지하며, 마이크가 될 수 있다. 진동센서(114), 음향센서(112) 및 온도센서, 습도센서, 가속도 센서는 0.1 초 ~ 1 초 간격(0.1 ~ 1 Hz)의 출력 주파수를 가질 수 있다. As shown in FIG. 4 , the sensor unit 110 may include a temperature sensor, a humidity sensor, an acceleration sensor, a gyro sensor, and the like in addition to a vibration sensor 114 and an acoustic sensor 112 . The vibration sensor 114 may measure vibration in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions, respectively. The acoustic sensor 112 detects ambient noise and may be a microphone. The vibration sensor 114, the sound sensor 112, the temperature sensor, the humidity sensor, and the acceleration sensor may have an output frequency of 0.1 second to 1 second interval (0.1 to 1 Hz).

신호처리부(120)는 필터, 증폭기, ADC(Analog-Digital Converter), DSP(Digital Signal Processor) 등을 포함한다. 신호처리부(120)는 센서부(110)의 전기신호를 이산 데이터로 변환한다. 이러한 구성요소는 공지의 구성요소이므로 구체적인 내부 설명은 생략하도록 한다. The signal processing unit 120 includes a filter, an amplifier, an analog-digital converter (ADC), a digital signal processor (DSP), and the like. The signal processing unit 120 converts the electrical signal of the sensor unit 110 into discrete data. Since these components are known components, detailed internal descriptions thereof will be omitted.

RAW데이터 파일생성부(125)는 신호처리부(120)가 처리한 신호를 입력받아 RAW 데이터 파일을 생성한다. RAW데이터파일은 텍스트(TEXT) 파일 포맷이고, 이를 공지의 압축 포맷(예 : ZIP 파일)으로 압축하여 전송할 수 있다. 이러한 압축 전송은 전송시간과 네트워크 부하를 경감하는 효과가 있다. RAW 데이터파일은 해당 스마트센서(10)가 설치된 위치(예 : 엔진상, 엔진하, 보일러 중, 펌프1 등), 스마트센서(10)의 일련번호(예 : 001, 002 등), 측정시간(예 : 20210325_18161212 : 2021년 3월 25일 18시16분12초12)을 포함한다. 그리고, 해당 스마트센서(10)가 측정한 X축 진폭(예 : 0.2315), Y축 변위(예 : 0. 8723), Z축변위(예 : 0.0001), 음향신호(예 : 76 dB) 중 적어도 하나를 포함한다. 그 밖에 에러코드(예 : 1(정상), 0(저전력), 2(통신장애), 3(센서오동작) 등), 온도 데이터, 습도 데이터 가속도 데이터 등도 포함할 수 있다. The RAW data file generation unit 125 receives the signal processed by the signal processing unit 120 and generates a RAW data file. The RAW data file is in the format of a text (TEXT) file, and can be compressed and transmitted in a known compression format (eg, ZIP file). Such compressed transmission has an effect of reducing transmission time and network load. The RAW data file contains the location where the corresponding smart sensor 10 is installed (e.g., on the engine, under the engine, among boilers, pump 1, etc.), the serial number of the smart sensor 10 (e.g., 001, 002, etc.), and the measurement time ( Example: 20210325_18161212: March 25, 2021 18:16:12:12). And, at least among the X-axis amplitude (eg: 0.2315), Y-axis displacement (eg: 0.8723), Z-axis displacement (eg: 0.0001), and sound signal (eg: 76 dB) measured by the smart sensor 10 contains one Other error codes (eg: 1 (normal), 0 (low power), 2 (communication failure), 3 (sensor malfunction), etc.), temperature data, humidity data, acceleration data, etc. may also be included.

RAW데이터 파일생성부(125)는 3분 ~ 10분 주기로로 센서부(110)의 신호를 수신하여 RAW 데이터파일을 생성한다. 바람직하게는 5분 주기로 수신하는 것이 좋다. 그리고, RAW데이터 파일생성부(125)는 모니터링 모드에서 주기마다 RAW데이터파일을 생성한다.The RAW data file generating unit 125 generates a RAW data file by receiving signals from the sensor unit 110 at intervals of 3 to 10 minutes. Preferably, it is good to receive it every 5 minutes. And, the RAW data file generating unit 125 generates a RAW data file every cycle in the monitoring mode.

RAW데이터저장부(130)는 모니터링 모드 또는 이벤트 모드에서 생성된 RAW 데이터파일을 저장한다. RAW데이터저장부(130)는 하드디스크, 플래쉬메모리나 SSD가 될 수 있다. RAW데이터저장부(130)는 저장용량을 초과하는 경우 전송되었거나 오래된 파일부터 순차적으로 삭제하여 저장공간을 확보한다. The RAW data storage unit 130 stores RAW data files generated in monitoring mode or event mode. The RAW data storage unit 130 may be a hard disk, flash memory or SSD. When the storage capacity is exceeded, the RAW data storage unit 130 secures storage space by sequentially deleting transmitted or old files.

센서통신부(140)는 RAW데이터저장부(130)에 저장된 데이터를 단자부(145)를 통해 측정부(200)로 송신하고, 측정부(200)로부터 제어명령(예 : 트리거 신호)을 수신한다. 측정부(200)는 전송받은 RAW 데이터파일이 손상되었는지 여부를 판단한다. 만약, 손상된 파일이거나 전송과정중 에러가 발생한 경우 RAW 데이터파일의 재전송을 요청하고, 이러한 과정은 파일이 손상되지 않았다고 판단할 때까지 반복된다. The sensor communication unit 140 transmits data stored in the RAW data storage unit 130 to the measurement unit 200 through the terminal unit 145 and receives a control command (eg, a trigger signal) from the measurement unit 200 . The measurement unit 200 determines whether the received RAW data file is damaged. If the file is damaged or an error occurs during transmission, retransmission of the RAW data file is requested, and this process is repeated until it is determined that the file is not damaged.

센서통신부(140)는 블루투스 통신모듈, 와이파이 통신모듈, 적외선 통신모듈, LAN 통신모듈, 지그비 통신모듈, 3G, 4G 통신모듈 및 USB통신모듈중 적어도 하나의 무선통신이거나 유선통신일 수 있다.The sensor communication unit 140 may be a wireless communication or wired communication of at least one of a Bluetooth communication module, a Wi-Fi communication module, an infrared communication module, a LAN communication module, a ZigBee communication module, a 3G, 4G communication module, and a USB communication module.

발전부(155)는 스마트센서(10)가 부착된 기계장치(예 : 엔진)의 진동을 전기에너지로 변환할 수 있고, 변환된 전기에너지를 저장하며, 스마트센서(10)의 동작에 필요한 전력을 공급하는 구성요소이다. The power generation unit 155 may convert vibration of a mechanical device (eg engine) to which the smart sensor 10 is attached to electrical energy, store the converted electrical energy, and power required for operation of the smart sensor 10. is a component that supplies

센서제어부(100)는 스마트센서(10) 전체의 제어, 연산, 판단 및 동작을 제어하며, CPU, MICOM 등으로 구현할 수 있다. The sensor control unit 100 controls the control, calculation, judgment, and operation of the entire smart sensor 10, and can be implemented with a CPU, MICOM, or the like.

이벤트검출부(165)는 모니터링모드에서, 센서부(110)의 계측치가 기준값 이상인 경우 이벤트가 발생되었다고 출력한다. 발생된 출력 신호는 센서제어부(100)로 전송된다.The event detection unit 165 outputs that an event has occurred when the measurement value of the sensor unit 110 is greater than or equal to the reference value in the monitoring mode. The generated output signal is transmitted to the sensor controller 100 .

환경설정부(170)에는 사용자가 설정하는 진동, 소음의 기준값, 주기 등의 정보가 저장된다. The environment setting unit 170 stores information such as reference values and cycles of vibration and noise set by the user.

단자부(145)는 유선 통신인 경우 케이블 커넥터가 연결되는 전자부품이다. 선택적으로 무선 통신인 경우 단자부(145)는 안테나가 될 수 있다. The terminal unit 145 is an electronic component to which a cable connector is connected in case of wired communication. Optionally, in the case of wireless communication, the terminal unit 145 may be an antenna.

도 5는 도 1에 도시된 측정부(200)의 개략적인 내부 블록도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, AP(Access Point)통신부(230)는 스마트센서(10)와 연결하기 위한 복수개의 통신 채널을 구비한다. AP통신부(230)는 배선(210)과 연결되는 유선 통신모듈일 수도 있고, 무선 통신모듈일 수도 있다. 무선 통신모듈은 블루투스 통신모듈, 와이파이 통신모듈, 적외선 통신모듈, LAN 통신모듈, 3G, 4G 통신모듈 및 USB통신모듈 중 적어도 하나를 채택하여 스마트센서(10)와 양방향 통신이 가능하다. FIG. 5 is a schematic internal block diagram of the measuring unit 200 shown in FIG. 1 . As shown in Figure 5, AP (Access Point) communication unit 230 is provided with a plurality of communication channels for connection with the smart sensor (10). The AP communication unit 230 may be a wired communication module connected to the wire 210 or a wireless communication module. The wireless communication module adopts at least one of a Bluetooth communication module, a Wi-Fi communication module, an infrared communication module, a LAN communication module, a 3G, 4G communication module, and a USB communication module to enable two-way communication with the smart sensor 10.

AP전원부(240)는 외부로부터 항시 전원을 공급받거나 2차 전지일 수 있다. AP전원부(240)는 측정부(200) 및 배선(210)으로 연결된 스마트센서(10)에 대해 전력을 공급한다. The AP power unit 240 may always receive power from the outside or may be a secondary battery. The AP power supply unit 240 supplies power to the smart sensor 10 connected to the measuring unit 200 and the wire 210 .

서버통신부(245)는 중계기(400)를 통해 서버(600)와 유선 또는 무선으로 통신할 수 있도록 한다. The server communication unit 245 enables communication with the server 600 through wired or wireless communication through the repeater 400 .

AP 디스플레이(250)는 측정부(200)의 상태, 동작모드, 에러 등을 표시하는 LCD 화면 또는 LED가 될 수 있다. The AP display 250 may be an LCD screen or LED displaying the status, operation mode, error, etc. of the measurement unit 200 .

AP저장부(255)는 스마트센서(10)로부터 수신된 RAW 데이터파일 등을 저장한다. AP저장부(255)는 하드디스크 드라이브, SSD, 플래쉬메모리, CD-ROM writer 등이 될 수 있다. The AP storage unit 255 stores RAW data files and the like received from the smart sensor 10 . The AP storage unit 255 may be a hard disk drive, SSD, flash memory, CD-ROM writer, or the like.

AP입력부(260)는 제어 명령을 입력할 수 있는 버튼, USB포트, 키 매트릭스 등이 될 수 있다. The AP input unit 260 may be a button capable of inputting control commands, a USB port, a key matrix, and the like.

AP제어부(220)는 측정부(200)를 모니터링모드 또는 이벤트 모드로 동작하도록 제어할 수 있다. AP제어부(220)는 우선적으로 측정부(200)가 모니터링 모드로 동작하도록 설정된다. AP제어부(220)는 스마트센서(10)로부터 트리거 신호가 입력되었을 때 측정부(200)를 이벤트 모드로 전환한다. AP제어부(220)는 측정부(200) 전체의 제어, 연산, 판단 및 동작을 제어하며, CPU, MICOM 등으로 구현할 수 있다. The AP controller 220 may control the measurement unit 200 to operate in a monitoring mode or an event mode. The AP control unit 220 is first set so that the measurement unit 200 operates in a monitoring mode. The AP controller 220 switches the measurement unit 200 to an event mode when a trigger signal is input from the smart sensor 10 . The AP control unit 220 controls the entire control, calculation, determination, and operation of the measurement unit 200, and may be implemented with a CPU, MICOM, or the like.

실시예의 동작Operation of the embodiment

이하에서는 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 동작에 관하여 첨부된 도면을 참조하면서 상세히 설명하도록 한다. 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 이벤트에 기반하는 스마트센서를 이용한 선박의 진동 측정방법을 나타내는 흐름도이고, 도 7은 본 발명에 따른 스마트센서(10)가 측정한 진동의 RAW 데이터 그래프이다. Hereinafter, the operation of the present invention having the above configuration will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 6 is a flowchart illustrating a method for measuring ship vibration using an event-based smart sensor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a raw data graph of vibration measured by the smart sensor 10 according to the present invention. .

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 먼저, 엔진(30)의 여러 위치마다 스마트센서(10)를 설치하고 측정부(200) 및 중계기(400)와 유선 또는 무선으로 연결한다. As shown in FIGS. 6 and 7 , first, the smart sensor 10 is installed at various locations of the engine 30 and connected to the measuring unit 200 and the repeater 400 by wire or wirelessly.

스마트센서(10)는 우선적으로 모니터링 모드로 동작한다(S110). 모니터링 모드에서, 선박에 배치된 복수의 스마트센서(10)가 각 설치 위치에서의 진동 또는 소음을 설정주기마다 계측한다(S120). 설정주기는 3분 ~ 10분일 수 있고, 바람직하게는 5분일 수 있다. The smart sensor 10 preferentially operates in a monitoring mode (S110). In the monitoring mode, a plurality of smart sensors 10 disposed on the ship measure vibration or noise at each installation position for each set period (S120). The setting cycle may be 3 to 10 minutes, preferably 5 minutes.

그 다음, 이벤트검출부(165)가 계측치를 환경설정부(170)의 기준값과 비교한다(S130).Next, the event detection unit 165 compares the measured value with the reference value of the environment setting unit 170 (S130).

만약 계측치가 기준값 보다 미만인 경우, 스마트센서(10)의 RAW데이터 파일생성부(125)가 측정된 신호에 기초하여 RAW 데이터파일을 생성하고, RAW 데이터파일을 특정시간에 서버로 전송한다(S140). 특정시간은 3시간, 6시간, 9시간, 12시간, 또는 24시간 마다 사용자에 의해 정해진 시간일 수 있다. 본 실시예에서는 하루에 1회, 심야시간대에 서버 전송을 수행하였다. 선택적으로, 모니터링 모드에서 계측치 또는 RAW데이터 파일을 전송하지 않을 수도 있다.If the measured value is less than the reference value, the RAW data file generation unit 125 of the smart sensor 10 generates a RAW data file based on the measured signal and transmits the RAW data file to the server at a specific time (S140) . The specific time may be a time set by the user every 3 hours, 6 hours, 9 hours, 12 hours, or 24 hours. In this embodiment, server transmission is performed once a day, in the middle of the night. Optionally, in monitoring mode, measurements or RAW data files may not be transmitted.

모니터링 모드에서는 이와 같은 과정이 계속 반복된다. In monitoring mode, this process is repeated continuously.

만약 계측치가 기준값 이상인 경우, 스마트센서(10)는 이벤트 모드로 전환된다(S210). 이벤트모드에서 스마트센서(10)는 진동 또는 소음을 연속적으로 그리고 실시간으로 계측한다(S220).If the measured value is greater than or equal to the reference value, the smart sensor 10 is switched to the event mode (S210). In the event mode, the smart sensor 10 measures vibration or noise continuously and in real time (S220).

도 7은 본 발명에 따른 스마트센서(10)가 측정한 진동의 그래프이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 측정된 신호가 제 1 기준값(A)(예 : 1.8 mm/s) 미만인 경우 정상으로 판단하여 대기모드가 유지된다. 만약 측정된 신호가 제 1 기준값(A)와 같아지는 순간 이벤트(C) 발생으로 판단하여 “주의”로 판단하며 모니터링 모드로 전환된다. 만약 측정된 신호가 제 2 기준값(B)(예 : 7.1 mm/s)을 초과하는 경우 “비정상”으로 판단하여 대응 조치를 취하도록 한다.7 is a graph of vibration measured by the smart sensor 10 according to the present invention. As shown in FIG. 7 , when the measured signal is less than the first reference value A (eg, 1.8 mm/s), it is determined to be normal and the standby mode is maintained. If the measured signal is the same as the first reference value (A), it is determined that the event (C) has occurred, it is determined as “caution” and the monitoring mode is switched. If the measured signal exceeds the second reference value (B) (eg: 7.1 mm/s), it is judged as “abnormal” and countermeasures are taken.

그리고, 스마트센서(10)의 RAW데이터 파일생성부(125)가 측정된 신호에 기초하여 RAW 데이터파일을 생성하고, RAW 데이터파일을 즉시 서버(600)로 전송한다(S230). 이벤트모드에서 실시간으로 생성되는 RAW 데이터파일을 우선적으로 전송하기 위하여 모니터링 모드에 있는 다른 스마트센서(10)의 데이터 전송이 후순위로 밀려나거나 중단될 수 있다. 전송후에 스마트센서(10)는 다시 모니터링 모드로 리턴한다.Then, the RAW data file generating unit 125 of the smart sensor 10 generates a RAW data file based on the measured signal, and immediately transmits the RAW data file to the server 600 (S230). In order to preferentially transmit RAW data files generated in real time in event mode, data transmission of other smart sensors 10 in monitoring mode may be pushed to a lower priority or stopped. After transmission, the smart sensor 10 returns to the monitoring mode again.

상기와 같이 본 발명의 스마트센서(10)는 모니터링 모드 시에는 데이터 전송을 최소화하고, 이벤트 모드 시에만 RAW 데이터파일을 서버에 실시간으로 전송하여 선박내 네트워크의 데이터 통신 부하 및 서버장치의 처리부담을 크게 줄일 수 있다.As described above, the smart sensor 10 of the present invention minimizes data transmission in monitoring mode and transmits RAW data files to the server in real time only in event mode to reduce the data communication load of the in-ship network and the processing load of the server device. can be greatly reduced.

변형 실시예Variant Example

본 발명의 RAW 데이터는 이벤트 모드에서 전송되나 이벤트 모드 직전의 계측치 또는 RAW 데이터 및 이벤트 모드 직후의 계측치 또는 RAW 데이터를 같이 전송하여 변화의 이력이나 동향을 쉽게 파악할 수 있도록 할 수도 있다. The raw data of the present invention is transmitted in the event mode, but the measured value or raw data immediately before the event mode and the measured value or raw data immediately after the event mode can be transmitted together so that the history or trend of change can be easily grasped.

본원발명의 설정주기는 3분 ~ 10분을 제안하였으나, 선박의 위치(대양, 근해), 날씨, 시간대(주간, 야간), 장비의 노후 정도, 고장 빈도, 회전속도, 동작 온도 등에 따라 인공지능 적으로 가변시킬 수 있다.Although the setting cycle of the present invention is proposed to be 3 to 10 minutes, artificial intelligence depends on the location of the vessel (ocean, near sea), weather, time zone (daytime, nighttime), equipment aging, failure frequency, rotational speed, operating temperature, etc. can be variably changed.

상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.Detailed descriptions of the preferred embodiments of the present invention disclosed as described above are provided to enable those skilled in the art to implement and practice the present invention. Although the above has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will understand that the present invention can be variously modified and changed without departing from the scope of the present invention. For example, those skilled in the art can use each configuration described in the above-described embodiments in a manner of combining with each other. Thus, the present invention is not intended to be limited to the embodiments shown herein but is to be accorded the widest scope consistent with the principles and novel features disclosed herein.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.The present invention can be embodied in other specific forms without departing from the spirit and essential characteristics of the present invention. Accordingly, the above detailed description should not be construed as limiting in all respects and should be considered as illustrative. The scope of the present invention should be determined by reasonable interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the present invention are included in the scope of the present invention. The invention is not intended to be limited to the embodiments shown herein but is to be accorded the widest scope consistent with the principles and novel features disclosed herein. In addition, claims that do not have an explicit citation relationship in the claims may be combined to form an embodiment or may be included as new claims by amendment after filing.

5 : 선박,
10, 10a, 10b, 10c, 10d : 스마트센서,
30 : 엔진,
32 : 발전기,
33 : 보조엔진,
100 : 센서제어부,
110 : 센서부,
112 : 음향센서,
114 : 진동센서,
120 : 신호처리부,
125 : RAW 데이터파일 생성부,
130 : RAW 데이터파일 저장부,
140 : 센서통신부,
145 : 단자부,
150 : 이벤트 알림부,
155 : 발전부,
165 : 이벤트 검출부,
170 : 환경설정부,
200 : 측정부,
210 : 배선,
220 : AP제어부,
230 : AP통신부,
240 : AP전원부,
245 : 서버통신부,
250 : AP디스플레이,
255 : AP저장부,
260 : AP입력부,
400 : 중계기,
600 : 서버,
610 : 제어부,
620 : 게이트웨이,
630 : 위성통신부,
635 : 저장부,
640 : 디스플레이부,
645 : 진동해석 및 측정부,
650 : FFT부,
655 : 데이터베이스부,
660 : 알람부.
5: ship,
10, 10a, 10b, 10c, 10d: smart sensor,
30: engine,
32: generator,
33: auxiliary engine,
100: sensor control unit,
110: sensor unit,
112: acoustic sensor,
114: vibration sensor,
120: signal processing unit,
125: RAW data file generation unit,
130: RAW data file storage unit,
140: sensor communication unit,
145: terminal part,
150: event notification unit,
155: power generation unit,
165: event detection unit,
170: environment setting unit,
200: measuring unit,
210: wiring,
220: AP control unit,
230: AP Communications Department,
240: AP power unit,
245: server communication unit,
250: AP display,
255: AP storage unit,
260: AP input unit,
400: repeater,
600: server,
610: control unit,
620: gateway,
630: satellite communication department,
635: storage unit,
640: display unit,
645: vibration analysis and measurement unit,
650: FFT unit,
655: database unit,
660: alarm unit.

Claims (11)

선박의 진동 또는 소음을 측정하기 위한 센서이고,
상기 선박의 진동 또는 소음을 측정하는 센서부;
상기 센서부의 측정신호에 기초하여 RAW 데이터파일을 생성하는 RAW데이터 파일생성부;
상기 RAW 데이터파일을 저장하는 RAW 데이터파일 저장부;
상기 RAW 데이터파일을 외부의 측정부로 송신하고, 상기 측정부로부터 제어명령을 수신하는 센서통신부;
상기 센서부의 계측치가 기준값 이상인지를 판단하는 이벤트 검출부; 및
상기 이벤트 검출부의 검출 결과에 기초하여, 상기 센서가 설정주기 마다 내정된 계측 동작을 수행하는 모니터링 모드와 연속적인 계측 동작을 수행하는 이벤트 모드 중 하나로 동작하게 하는 센서 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이벤트에 기반하는 스마트센서.
A sensor for measuring vibration or noise of a ship,
A sensor unit for measuring vibration or noise of the ship;
a RAW data file generation unit for generating a RAW data file based on the measurement signal of the sensor unit;
a RAW data file storage unit for storing the RAW data file;
a sensor communication unit that transmits the RAW data file to an external measurement unit and receives a control command from the measurement unit;
an event detection unit determining whether the measured value of the sensor unit is greater than or equal to a reference value; and
Based on the detection result of the event detection unit, a sensor control unit for causing the sensor to operate in one of a monitoring mode in which a predetermined measurement operation is performed for each set period and an event mode in which a continuous measurement operation is performed. Event-based smart sensors.
제 1 항에 있어서,
상기 설정주기 및 상기 기준값 중 적어도 하나는 사용자에 의해 변경될 수 있는 것을 특징으로 하는 이벤트에 기반하는 스마트센서.
According to claim 1,
At least one of the setting period and the reference value is a smart sensor based on an event, characterized in that can be changed by the user.
제 1 항에 있어서,
상기 모니터링 모드일 때, 상기 센서 제어부는 상기 RAW데이터 파일을 상기 설정주기마다 또는 미리 정해진 시간에 송신하는 것을 특징으로 하는 이벤트에 기반하는 스마트센서.
According to claim 1,
In the monitoring mode, the sensor control unit transmits the RAW data file every set period or at a predetermined time, characterized in that the event-based smart sensor.
제 1 항에 있어서,
상기 이벤트 모드일 때,
상기 센서부는 연속적으로 선박의 진동 또는 소음을 측정하고,
상기 센서 제어부는 상기 RAW데이터 파일을 즉시 송신하는 것을 특징으로 하는 이벤트에 기반하는 스마트센서.
According to claim 1,
When in the event mode,
The sensor unit continuously measures the vibration or noise of the ship,
The sensor controller is an event-based smart sensor, characterized in that for immediately transmitting the RAW data file.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 복수의 스마트센서;
복수의 상기 스마트센서와 데이터통신이 가능한 측정부;
복수의 상기 측정부와 무선 데이터통신이 가능한 중계기부; 및
복수의 상기 중계기와 연결된 서버;를 포함하고,
상기 서버는,
상기 중계기로부터 수신된 상기 RAW 데이터파일을 저장하는 저장부;
상기 RAW 데이터파일을 주파수영역 데이터로 변환하는 FFT부;
상기 RAW 데이터파일 및 상기 주파수영역 데이터에 기초하여 선박의 진동을 해석하고 측정하는 진동해석 및 측정부; 및
상기 진동해석 및 측정부의 해석 결과를 미리 저장된 진동기준과 소음기준과 비교하여 이상 여부를 판단하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트센서를 이용한 선박의 진동 측정장치.
A plurality of smart sensors according to any one of claims 1 to 4;
A measuring unit capable of data communication with a plurality of the smart sensors;
A repeater capable of wireless data communication with the plurality of measurement units; and
Including; a server connected to a plurality of the repeaters;
The server,
a storage unit for storing the RAW data file received from the repeater;
an FFT unit converting the RAW data file into frequency domain data;
a vibration analysis and measurement unit for analyzing and measuring ship vibration based on the RAW data file and the frequency domain data; and
Vibration measurement device of a ship using a smart sensor, characterized in that it comprises a; control unit for comparing the analysis result of the vibration analysis and measurement unit with the vibration standard and the noise standard stored in advance to determine whether there is an abnormality.
제 5 항에 있어서,
상기 스마트센서가 이벤트 모드일 때,
상기 FFT부는 파일 단위로 연속수신되는 상기 RAW 데이터파일을 실시간으로 주파수영역 데이터로 변환하고,
상기 진동해석 및 측정부는 RAW 데이터파일 및 상기 주파수영역 데이터에 기초하여 선박의 진동을 해석하고,
상기 제어부는 상기 진동해석 및 측정부의 해석 결과를 미리 저장된 진동기준과 소음기준과 비교하여 실시간으로 이상 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 스마트센서를 이용한 선박의 진동 측정장치.
According to claim 5,
When the smart sensor is in event mode,
The FFT unit converts the RAW data file continuously received in file units into frequency domain data in real time,
The vibration analysis and measurement unit analyzes the vibration of the ship based on the RAW data file and the frequency domain data,
The control unit compares the analysis result of the vibration analysis and measurement unit with the vibration standard and the noise standard stored in advance to determine whether there is an abnormality in real time.
제 5 항에 따른 진동 측정장치를 이용한 선박의 진동 측정방법으로써,
(i-1) 선박에 배치된 복수의 스마트센서가 각 설치 위치에서의 진동 또는 소음을 설정주기마다 계측하는 단계(S120);
(i-2) 이벤트검출부가 계측치를 기준값과 비교하는 단계(S130); 및
(i-3) 만약 상기 계측치가 상기 기준값 보다 미만인 경우, 상기 스마트센서의 RAW데이터 파일생성부가 측정된 신호에 기초하여 RAW 데이터파일을 생성하고, 상기 RAW 데이터파일을 특정시간에 서버로 전송하는 단계(S140);를 반복 수행하는 상기 스마트센서의 모니터링 모드; 및
(ii-1) 만약 상기 계측치가 상기 기준값 이상인 경우, 상기 스마트센서가 연속적으로 진동 또는 소음을 계측하는 단계(S220);
(ii-2) 상기 스마트센서의 RAW데이터 파일생성부가 측정된 신호에 기초하여 RAW 데이터파일을 생성하고, 상기 RAW 데이터파일을 즉시 서버로 전송하는 단계(S230);를 포함하는 이벤트 모드;로 구성되는 것을 특징으로 하는 스마트센서를 이용한 선박의 진동 측정방법.
As a method for measuring vibration of a ship using the vibration measuring device according to claim 5,
(i-1) a plurality of smart sensors disposed on the ship measuring vibration or noise at each installation position for each set cycle (S120);
(i-2) comparing the measured value with the reference value by the event detection unit (S130); and
(i-3) If the measured value is less than the reference value, the RAW data file generator of the smart sensor generates a RAW data file based on the measured signal, and transmits the RAW data file to the server at a specific time (S140); monitoring mode of the smart sensor to repeatedly perform; and
(ii-1) if the measured value is greater than or equal to the reference value, the smart sensor continuously measuring vibration or noise (S220);
(ii-2) generating a RAW data file based on the measured signal by the RAW data file generating unit of the smart sensor and immediately transmitting the RAW data file to the server (S230); event mode including; Vibration measurement method of a ship using a smart sensor, characterized in that.
제 7 항에 있어서,
상기 이벤트 모드의 전송단계(S230) 이후,
상기 모니터링 모드로 리턴하는 것을 특징으로 하는 스마트센서를 이용한 선박의 진동 측정방법.
According to claim 7,
After the transmission step (S230) of the event mode,
Ship vibration measuring method using a smart sensor, characterized in that for returning to the monitoring mode.
제 7 항에 있어서,
상기 설정주기는 3분 ~ 10분인 것을 특징으로 하는 스마트센서를 이용한 선박의 진동 측정방법.
According to claim 7,
The vibration measurement method of a ship using a smart sensor, characterized in that the setting period is 3 minutes to 10 minutes.
제 7 항에 있어서,
상기 특정시간은 3시간, 6시간, 9시간, 12시간, 또는 24시간 마다 사용자에 의해 정해진 시간인 것을 특징으로 하는 스마트센서를 이용한 선박의 진동 측정방법.
According to claim 7,
The specific time is a method for measuring ship vibration using a smart sensor, characterized in that the time set by the user every 3 hours, 6 hours, 9 hours, 12 hours, or 24 hours.
제 5 항에 따른 진동 측정장치를 갖는 것을 특징으로 하는 선박.
A ship characterized in that it has the vibration measuring device according to claim 5.
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