WO2019103175A1 - Pms 원격 진단 시스템 - Google Patents

Pms 원격 진단 시스템 Download PDF

Info

Publication number
WO2019103175A1
WO2019103175A1 PCT/KR2017/013359 KR2017013359W WO2019103175A1 WO 2019103175 A1 WO2019103175 A1 WO 2019103175A1 KR 2017013359 W KR2017013359 W KR 2017013359W WO 2019103175 A1 WO2019103175 A1 WO 2019103175A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pms
ship
unit
power
communication
Prior art date
Application number
PCT/KR2017/013359
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
이수태
이수규
천상규
이창의
Original Assignee
주식회사 파나시아
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 파나시아 filed Critical 주식회사 파나시아
Publication of WO2019103175A1 publication Critical patent/WO2019103175A1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/52—Testing for short-circuits, leakage current or ground faults
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J3/00—Driving of auxiliaries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J3/00—Driving of auxiliaries
    • B63J3/04—Driving of auxiliaries from power plant other than propulsion power plant
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/40—Testing power supplies
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00—Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02—Electric testing or monitoring
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/10—Services

Definitions

  • the present invention relates to a diagnostic system for remotely diagnosing a failure of a power management system (PMS) of a ship and presenting remedies remotely.
  • PMS power management system
  • the present invention can remotely diagnose whether a PMS operating on a DC basis is malfunctioning, To a remote diagnosis system.
  • DPC system dynamic positioning control system
  • PMS power management system
  • PMS can prevent blackout due to excessive power consumption by properly distributing and managing the power according to the power consumption of the equipments installed on the ship and appropriately controlling the power generation of the generator.
  • PMS distributes power generated from the generator to thruster, drilling unit, pump and so on, which is closely related to ship safety and mission completion. It plays an important role.
  • 1 is a schematic diagram of a PMS and its peripheral power system mounted on a conventional vessel.
  • the PMS 1 is connected to the power generation unit 2, the power distribution unit 4, and the power consumption unit 6, and the power generation unit includes a diesel engine, a generator, a governor, Switchboards, and buses.
  • the power consumption portion includes a thruster, a drilling unit, and a pump.
  • the PMS (1) sends a control signal for power generation to the power generation unit to induce generation of power, controls the power generation by feeding back the result, and receives a signal regarding the power distribution status as a power distribution unit, And the power consumption state is also received from the power consumption section to control the consumption.
  • the electric power system in the ship has been using the alternating current system, but recently, the use of the equipment using the direct current has been increasing, and the interest in the green ship / smart ship has increased so much, The number of cases in which the application is applied is increasing.
  • the DC power distribution system it is possible to improve the dynamic response of the main engine and to reduce the fuel consumption and the exhaust amount because the generator does not need to be synchronized when the generator is operated.
  • Storage device can be additionally applied, so that energy efficiency and eco-friendly effect can be expected.
  • the direct current type PMS 1 further includes a power conversion unit 3 that converts AC into DC or converts DC into AC unlike AC.
  • the alternating-current power generated in the generator must be converted from direct current to direct current in the power converter 3 or alternatively from direct current to alternating current.
  • the existing PMS is based on the alternating current method and the system for verifying the same is also optimized so that it is difficult to verify the PMS of the ship using the DC distribution method. For this reason, engineers are aboard a ship in operation and check for failure. Therefore, a verification system optimized for a PMS using a DC distribution system is required.
  • the present invention is embodied in the following embodiments in order to achieve the above object.
  • the present invention includes a simulator connected to a PMS through a communication network through a communication unit of a ship, the simulator including a power system model unit simulating a power system of a ship in the same manner ,
  • the power system model unit transmits a test signal for testing the normal operation of the test object among the power system of the ship to the ship's PMS through the predetermined communication network and receives the test result signal from the ship's PMS to diagnose the abnormality .
  • the simulator further includes a diagnostic unit equipped with a predetermined algorithm for diagnosing abnormality of the power system.
  • the communication unit includes a protocol generation unit that can regenerate a protocol according to a test object for smooth data communication between a ship and a simulator.
  • the communication unit further includes a synchronization unit for synchronizing the PMS of the ship with the simulator for real-time diagnosis between the simulators of the ship.
  • the communication unit may selectively switch the communication network, such as a satellite, a CDMA communication, or a near-field communication system according to a communication environment so as to maintain a smooth communication connection state between the ship and the simulator And a communication management unit.
  • the communication network such as a satellite, a CDMA communication, or a near-field communication system according to a communication environment so as to maintain a smooth communication connection state between the ship and the simulator And a communication management unit.
  • the communication unit includes a protocol checking unit for checking whether a loss or a loss of a transmitted / received protocol is damaged.
  • the present invention comprises a connection module for communicatively coupling the power systems to the controller of the PMS.
  • connection module comprises at least one switch connected in a 1: 1 power system, and the power system connected under the control of the controller is short- It should be smooth.
  • the power system modeling unit generates a short-circuit signal for short-circuiting the connection between the test object and the PMS in the power system of the ship, transmits the short-circuit signal to the PMS through a predetermined communication network, And a short circuit that short-circuits the communication connection between the objects.
  • the power system model unit includes a control unit for communicating the PMS short-circuited with the test object to the simulated power system models corresponding to the test object.
  • control unit inputs a control signal to the connected simulated power system model, and transmits the generated test signal to the communication unit of the ship.
  • the present invention is characterized in that the power system model unit includes a simulated power conversion model in which the power conversion unit of the ship is similarly simulated.
  • the present invention provides a power conversion model in which the model simulates at least one element involved in converting an alternating current into direct current and / or direct current into alternating current, System is replaced with a PMS to generate a test signal for testing.
  • the diagnosis unit analyzes the test result signal transmitted from the ship's PMS based on the test signal generated in the simulated power conversion model, with a predetermined diagnostic algorithm, The abnormality of the negative conversion element is diagnosed and the conversion element of the power conversion section is repeatedly executed for the conversion element of the remaining power conversion section to diagnose the conversion element of the power conversion section.
  • the simulator further includes a storage unit for storing various data, and the storage unit stores the delimiter information, the connection information, the test information, the diagnostic algorithm, and the diagnostic result information .
  • the present invention has the following effects according to the present embodiment.
  • the present invention has the effect of enhancing the efficiency of ship operation by remotely diagnosing whether the PMS equipment of a remote ship is abnormal even if the ship is not boarded on the ship, and remotely providing the solution.
  • the present invention has an effect that the efficiency of ship navigation can be improved by providing a diagnostic unit in a simulator located at a remote location of the ship and diagnosing the failure of the PMS equipment of the ship.
  • the present invention enables smooth data communication between a ship and a remote simulator so that the efficiency of ship navigation can be improved.
  • the present invention has the effect of increasing the efficiency of ship navigation by synchronizing the time for real-time communication between the ship and the simulator.
  • a communication method between a ship and a simulator can be selectively switched according to a communication environment to maintain a smooth communication connection state.
  • the present invention can provide an effect of enabling an optimum communication state and diagnosis to be performed by examining a loss of protocol loss during data communication between a ship and a simulator.
  • the present invention has the effect of enhancing the efficiency of the ship operation by enabling the connection of the PMS equipment of the ship to the test object and the connection with the power system model of the simulator remotely.
  • the present invention is optimized for direct current type PMS diagnosis so that a simulated power conversion model simulating the elements involved in the conversion of alternating current into direct current is intact and the diagnosis of PMS using direct current method can be smoothly carried out .
  • the present invention can provide a remote diagnosis function by enabling a short-circuit between a component of a peripheral device and a PMS and / or a peripheral component at a remote location by providing a switch dedicated to short-circuit with each device in the connection module.
  • Fig. 1 is a schematic diagram showing a PMS equipment of a conventional vessel using an alternating current distribution scheme
  • FIG. 2 is a schematic view showing a PMS equipment of a conventional ship using a DC distribution system
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a marine PMS remote diagnosis system in accordance with an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a block diagram of a PMS instrument mounted on a vessel in accordance with an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a block diagram of the power generation unit and the power conversion unit shown in FIG.
  • FIG. 6 is a block diagram of a communication unit of the PMS equipment shown in FIG.
  • FIG. 7 is a block diagram of a simulator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a block diagram showing in detail the power system model unit shown in Fig.
  • FIG. 9 is a block diagram showing the storage unit shown in FIG. 7 in detail.
  • FIG. 10 is a flow chart illustrating a remote diagnostic process of a remote diagnostic system in accordance with an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a schematic diagram illustrating interaction between components of a remote diagnostic system in accordance with an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a marine PMS remote diagnosis system in accordance with an embodiment of the present invention. Referring to Figure 3,
  • the ship PMS remote diagnosis system of the present invention includes a simulator 7 connected to a PMS 1 via a communication unit 5 of a ship via a predetermined communication network N.
  • the simulator 7 maintains a communication connection with the PMS of one or more vessels S1, S2, S3,,, Sn located at a remote location via the communication network N.
  • FIG. 4 is a block diagram of a PMS equipment mounted on a ship according to an embodiment of the present invention. Referring to Figure 4,
  • the PMS equipment comprises one or more power systems (2, 3, 4, 6) controlled by the PMS (1) and the controller (11).
  • the power system includes a power generation unit 2 for generating electric power, a power conversion unit 3 for converting generated AC power to DC, converting the converted DC to AC and DC, A power distributing unit 4 for distributing power to the power consuming devices, and a power consuming unit 6 for consuming power.
  • the PMS 1 is communicatively connected to the power generation unit, the power conversion unit, and the power consumption unit via the connection module 13 so that the short-circuit signal of the simulator is transmitted to these connection modules 13 It is possible to carry out short-circuiting of the power system.
  • the connection module 13 is connected to the switch 1 131, the switch 2 132, the switch 3 133, the switch 133, the switch 133, n 13n. These switches are respectively connected to respective components and are configured to connect or short-circuit the test objects individually by the control signal of the main controller. Thereafter, the switch n short-circuits the connection with the test object by the short-circuit signal. This allows each test object to be short-circuited by a remotely located simulator.
  • FIG. 5 is a block diagram of a PMS equipment mounted on a ship according to an embodiment of the present invention. Referring to Figure 5,
  • the power generation unit 2 and the power conversion unit 3 are shown in detail.
  • the power generation unit, the power consumption unit, and the power distribution unit are described in detail in Korean Patent Registration No. 10-1777636 entitled " PMS Verification System ", which is already registered by the applicant and will not be described here.
  • PMS Verification System Under the control of the PMS 1, AC power is generated through the engine 21 and the generator 23 constituting the power generation unit 2, and the generated AC power is applied to the power conversion unit 3.
  • the power conversion unit 3 includes a rectifier 30, an inverter 32, a DC / DC converter 34, and a battery 36.
  • the rectifier 30 converts AC power into DC power
  • the inverter 32 converts the converted DC power back to AC power.
  • the conversion of the converted direct-current power into the alternating-current power is performed in order to supply the electric power to the apparatus requiring the alternating-current power because the electric apparatus and the machinery using the direct current system and the alternating current system are mixed in the ship.
  • the DC / DC converter 34 converts the DC voltage into various voltages such as a LOW voltage and a HIGH voltage in order to satisfy a required DC voltage even if the DC voltage is converted.
  • the battery 36 stores the converted direct current, and is a configuration that is indispensably required for a smart ship / green ship / electric ship.
  • the simulator 7 is a test object to be sequentially tested for each of them to perform diagnosis of failure or prediction of failure probability.
  • the AC power generated by the power generation unit is converted from AC to DC, AC to DC, and DC to DC through the power conversion unit.
  • the PMS (1) controls the power generation unit and the power conversion unit, And to support the safety and mission of the ship.
  • the PMS optimized for the AC method can not control the power conversion unit in a timely manner, the power conversion is not achieved at a desired level in a timely manner, causing problems in safety and mission performance of the ship. . For this reason, engineers are frequently boarded on a ship in operation and checked for failure.
  • FIG. 6 is a block diagram of a communication unit of the PMS equipment shown in FIG. Referring to FIG. 6,
  • the communication unit 5 is connected to the PMS 1 and transmits various data to the simulator 7 located at a remote location.
  • the communication unit 5 includes a protocol generation unit 51, a synchronization unit 52, a communication management unit 53, a modem 54 ).
  • the protocol transmitted from the simulator includes various information necessary for the ship to communicate with the simulator such as the ship identification code and the test signal of the simulator 7 as well as information on the test object of the ship Therefore, the protocol is regenerated according to the test target of the ship.
  • the synchronization unit 52 In order to perform real-time testing of the simulator, the synchronization unit 52 enables real-time testing through time synchronization between a test object of the ship and a simulator located at a remote place, and also synchronizes the simulator and the test object with the same control command and test data It also plays a role.
  • the communication management unit 53 changes the communication environment to a good communication environment according to the situation of the communication environment such as 3G / 4G, Inmarsat, VSAT for stable testing and manages the communication connection so that stable connection is maintained through the modem 54.
  • the satellite communication network such as Inmarsat, VSAT, etc. is switched to the 3G / 4G network. If the ship is located in an area where 3G / 4G communication is impossible, Etc., and it is possible to automatically select and switch the optimal communication network among Inmarsat and VSAT.
  • the communication unit may further include an analog input / output signal management unit.
  • the analog input / output signal management unit may perform analog input / output in accordance with a corresponding signal of the protocol, in case the input / output is required as an analog signal, such as voltage and current, rather than communication via a protocol.
  • FIG. 7 is a block diagram of a simulator according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is a detailed block diagram of the power system model unit shown in FIG.
  • the simulator 7 includes a power system modeling unit 73 that models the PMS power system of the ship in the same way, a diagnosis unit 73 that diagnoses the failure or failure of the PMS power system of the ship 75, a storage unit 72 for storing various information, and a communication unit 71 for communication between the ship and the simulator.
  • the power system modeling unit 72 includes a short circuit unit 731, a control unit 732, and a simulated power system model 733.
  • the short-circuit portion 731 generates a short-circuit signal for short-circuiting the power system connected to the PMS of the ship, in particular, the connection between the test object of the power conversion unit 3 and the PMS 1, and between the test object and another power system, (N) to the ship's PMS to switch the connection module's switch to release the connection between the test object and the PMS / other power system.
  • the rectifier 30 is a test object
  • the connection between the rectifier 30 and the power system connected thereto that is, the connection between the rectifier 30 and the PMS 1, the connection between the rectifier 30 and the generator 23, ,
  • the connection between the rectifier 30 and the inverter 32 is released.
  • the controller 732 generates a connection signal for connecting the PMS and the peripheral power system passing through the simulated power system model of the simulator 7 simulating the test object and the simulated power system model simulating the simulated power system model to the PMS of the ship through the communication network N.
  • the PMS of the ship is regarded as a simulated power system model of the simulator as a shorted actual power system.
  • the rectifier model 7332a which is a simulated power system model simulating the rectifier as it is, is replaced.
  • the control unit 732 generates a test signal by controlling the corresponding simulated power system model, and transmits the generated test signal to the ship via the communication network (N).
  • the simulated power system model 733 includes a simulated power generation model 7331 simulating the power generation unit of the ship intact, a simulated power conversion model 7332 simulating the power conversion unit as it is, simulated power conversion model 7332 simulating the power consumption unit as it is Consumption model 7333.
  • the simulated power generation model 7331 includes an engine model 7331a simulating the engine as it is, and a generator model 7331b simulating the generator.
  • the simulated power conversion model 7332 includes a rectifier model 7332a simulating a rectifier, an inverter model 7332b simulating an inverter, a DC / DC converter model 7332c simulating a DC / DC converter, a battery Model 7332d.
  • the simulated power conversion model simulates the power system of a ship required for AC / DC conversion, DC / AC conversion, and DC / DC conversion, and may include modeling all the elements in the ship's power system as well as this model.
  • the simulated power consumption model 7333 may include models simulating the configurations of all ships that consume the produced power such as the trust model 7333a, the pump model 7333b, and the drill ship model 7333c.
  • the diagnosis unit 75 shown in FIG. 7 transmits the test signal generated in the power system model unit 73 to the ship through the communication unit 71, and the PMS of the ship receives the test signal and executes a predetermined test And transmits the generated result signal through the communication network from the ship to perform the diagnosis through a predetermined algorithm.
  • the storage unit 72 includes short information 721 for short-circuiting between the PMS of the ship and the power system, connection information 722 for connection between the power system model unit and the PMS of the simulator, Test information 722 for the power system connected thereto, diagnostic basic information 724 for storing the diagnostic algorithm necessary for diagnosis and reference information necessary for diagnosis, and diagnostic result information 725 for storing the diagnostic result.
  • the test information 722 includes a test item, a test signal, a control signal, and the like.
  • the diagnosis basic information 724 is basic information including history information on repair / replacement of a power system necessary for judging whether or not it is normal compared with a received result signal, information on data that is displayed when they are normal .
  • the diagnostic result information 725 is information for storing the test result, for example, and stores a test result (whether it is normal or not) with respect to the conversion elements of the power system, particularly, the power conversion unit.
  • the diagnostic process of the diagnosis unit will be described based on a specific scenario.
  • the simulator 7 is communicatively connected to a ship in question located at a remote place via a predetermined communication network N.
  • the short circuit portion 731 is connected to the test subject to be tested A rectifier) and its peripheral device, and transmits a short-circuit signal to the PMS 1 of the ship to short-circuit the communication connection between the connection module 13 and the test object (S2 in FIG. 10, FIG. 11 1, 2, 3).
  • the control unit generates a connection signal to connect the corresponding model (for example, rectifier model) of the simulated power system model simulating the short-circuited test object as it is with the PMS 1 and its peripheral devices and transmits the connection signal to the PMS send.
  • the PMS 1 receives the connection signal and connects the simulated power system model and the peripheral devices to replace the shorted test object (S3 in FIG. 10, 4) and 5).
  • the control unit 732 of the power system model unit generates a control signal to control the connected power system model (for example, rectifier model) to generate a test signal (including AC completion signal)
  • the PMS 1 of the ship receives the test signals and inputs and outputs the components of the peripheral power system connected to the front and rear ends of the simulated power system model (for example, the rectifier model) through the communication network N to the ship's PMS Use and test.
  • a test signal can be the output signal at the rectifier output stage and the signal acts as an input signal to the other components of the power conversion section of the ship connected to the rectifier model.
  • the test using the test signal is performed, and the output signal generated from the power system connected to the test object, particularly, the conversion element of the power conversion unit is collected and defined as a resultant signal.
  • the resultant signal is input to the PMS, 5, and to the diagnosis unit 75 of the simulator 7 located at a remote place (S4, S5 in Fig. 10, 6, 7, 8, 9 in Fig. 11).
  • the diagnostic unit 75 compares the result signal with the diagnostic basic information 724 stored in the storage unit 72 to diagnose whether the normal signal is normal or not by using a predetermined algorithm (S6 in FIG. 10).
  • the output signal of each conversion element is transmitted to the diagnosis unit,
  • the diagnostic unit determines whether the output signal of the inverter, the DC / DC converter, and the battery is normal with respect to the inverter signal, the converter signal, and the battery signal of the diagnostic basic information stored in the storage unit (S6 in FIG.
  • the present invention provides a diagnosis system between a ship and a simulator located at a remote place, in which a communication state between the ship and a simulator is maintained by the communication management unit 53, and both are synchronized by the synchronization unit 52, Since the damage is continuously checked, it is possible to minimize the distortion of the result due to the loss of the protocol that may occur on a daily basis in the communication process between the remote locations, thereby enabling real-time remote diagnosis.
  • the present invention can be effectively applied to the verification of the direct current type PMS and its peripheral devices so as to diagnose the failure of the PMS using the DC power system and the power conversion unit connected thereto.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Tourism & Hospitality (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Economics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Testing And Monitoring For Control Systems (AREA)

Abstract

본 발명은 선박의 전력관리시스템(PMS, Power Management System)의 고장여부를 원격에서 진단하고 해결방법을 원격으로 제시하는 진단시스템으로, 특히 직류기반으로 작동하는 PMS의 고장여부를 원격에서 진단하고 해결책을 찾아내는 원격 진단 시스템에 관한 것이다.

Description

PMS 원격 진단 시스템
본 발명은 선박의 전력관리시스템(PMS, Power Management System)의 고장여부를 원격에서 진단하고 해결방법을 원격으로 제시하는 진단시스템으로, 특히 직류기반으로 작동하는 PMS의 고장여부를 원격에서 진단하고 해결책을 찾아내는 원격 진단 시스템에 관한 것이다.
오늘날 동적 위치설정 제어시스템(Dynamic Positioning Controller System: DPC 시스템)이 장착된 선박, Drilling 선박, LNG 선박과 같이 대용량의 전기를 사용하는 선박에는 전력을 관리하는 Power Management System(이하, PMS)이 장착 된다.
PMS는 선박에 장착된 장비들의 전력사용량에 맞춰 전력을 효율적으로 분배하고 관리하여 발전기의 전력 생산을 적절하게 조절함으로써 과다한 전력소비 등으로 인한 정전(Blackout)을 방지할 수 있다. 특히, 먼 해양에서 운항하는 선박과 같은 특수한 환경에서, PMS는 발전기에서 생산된 전력을 추진기(Thruster), 드릴쉽(Drilling Unit), 펌프 등에 적절히 분배함으로써 선박의 안전 및 임무 완성과 밀접히 관련되어 매우 중요한 역할을 수행하고 있다. 도 1은 종래의 선박에 탑재된 PMS와 그 주변 전력계통의 개략도이다. 일반적으로 PMS(1)는 전력생산부(2), 전력분배부(4), 및 전력소비부(6)들과 연결되며, 전력생산부로는 디젤엔지, 발전기, 조속기 등이 있으며, 전력분배부로는 스위치보드, 부스타이 등이 있다. 또한, 전력소비부로는 스러스터(Thruster), 드릴쉽(Drilling Unit), 펌프 등이 있다. 여기서, PMS(1)는 전력생산부에 전력생산을 위한 제어신호를 보내어 전력생산을 유도하고 그 결과를 피드백받아 전력생산을 제어하고, 전력분배부로서 전력분배현황에 관한 신호를 전송받아 전력분배 상황을 제어하며, 마찬가지로 전력소비부로부터도 전력소비상황 등을 전달받아 소비도 제어하게 된다.
한편, 최근 PMS를 실제 비행기, 자동차 대신 시뮬레이터에 연결하여 HIL(Hardware In The Loop Simulation) 시뮬레이션으로 테스트하는 연구 및 개발은 활발이 이루어지고 있으나, 비행기나 자동차에 장착되는 PMS의 HIL 테스트 장치는 해양에서 운항되는 선박에서만 발생할 수 있는 특수한 상황에 대한 이벤트를 제공하는데 한계가 있다. 따라서, 선박에 최적화된 PMS를 개발하는 것이 요구되고 있다.
출원인은 이와 같은 요구에 부응하여 PMS 검증시스템을 대한민국 특허 제10-1777636호로 특허등록을 받은 바 있다.
그러나, 위 특허는 PMS를 선박에 탑재되기 전 또는 탑재된 후 선박에 승선하여 테스트하는 목적으로 개발되었다. 따라서, 선박이 원격지에서 운항중에 있을 때, PMS의 고장이 발생할 경우에는 문제가 해결될 때 까지 선박의 운항에 차질이 발생하고 고장문제를 해결하기 위해서는 관련 기술자가 문제의 선박이 있는 장소로 이동하여 승선하여 테스트를 수행하는 번거로움이 있다.
뿐만 아니라, 지금까지 선박내 전력계통 시스템은 교류방식을 사용하고 있으나 최근에는 직류를 사용하는 장비의 사용이 늘어나고 있고 그린선박/스마트선박에 대한 관심이 크게 증가하고 있어서, 선박내 배전을 직류배전방식을 적용하고 있는 경우가 늘어나고 있다. 이 처럼, 직류배전방식을 사용할 경우, 발전기 운전시 각 발전기의 동기화를 필요로 하지 않아서 연료소비 및 배기량 감소, 주엔진의 동적 반응을 향상시킬 수 있고, 최근 이슈화된 전기선박에 필수적인 배터리 등과 같은 에너지저장장치를 추가적으로 적용할 수 있어 에너지 효율 및 친환경 효과도 기대할 수 있다.
도 2는 기존의 직류방식을 사용하는 PMS(1)와 이에 연결된 다수의 전력계통(2,3,4,6)을 도시하는 도면이다. 도 1과 달리, 직류방식의 PMS(1)는 교류방식과 달리 교류를 직류로 변환하거나 직류를 교류로 다시 변환하는 전력변환부(3)를 추가로 포함하고 있다. 발전기에 생성된 교류전력이 전력변환부(3)에서 직류로 변환되거나 직류에서 교류로 다시 변환되어야 하는데 변환과정에 관여하는 소자들의 고장으로 변환이 적시에 그리고 적량으로 이루어지지 못하는 문제가 발생하고 있다. 그러나, 기존의 PMS은 교류방식에 기초하고 있고 이를 검증하는 시스템도 이에 최적화되어 있어서, 직류배전방식을 사용하는 선박의 PMS를 검증하기에는 어려움이 있다. 이런 이유로, 기술자가 운항중인 선박에 승선하여 고장여부를 점검하는 일들이 번번히 발생하고 있어서, 선박 운항에 지장을 초래하고 있다. 따라서, 직류배전방식을 사용하는 PMS에 최적화된 검증시스템이 요구되고 있는 실정이다.
(선행특허문헌)
대한민국 특허등록 제 제10-1777636호 "PMS 검증시스템"
본 발명은 앞서 본 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로,
본 발명의 목적은, 선박에 승선하지 아니하고도 원격지에 떨어져 있는 선박의 PMS 장비의 이상여부를 원격으로 진단하여 해결책을 원격으로 제공할 수 있도록 함으로서 선박 운항의 효율성을 높일 수 있는 선박의 PMS 원격 진단시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 선박과 원격지에 위치한 시뮬레이터에 별도의 진단부를 구비하여 선박의 PMS 장비의 고장여부를 진단할 수 있도록 하여 선박 운항의 효율성을 높일 수 있는 선박의 PMS 원격 진단시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 선박과 원격에 떨어진 시뮬레이터간의 원활한 데이타통신을 할 수 있도록 하여 선박 운항의 효율성을 높일 수 있는 선박의 PMS 원격 진단시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 선박과 시뮬레이터간의 실시간 통신을 위하여 동기화시킴으로서 실시간으로 원격 진단이 가능하게 하고 선박 운항의 효율성을 높일 수 있는 선박의 PMS 원격 진단시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 통신환경에 따라 선박과 시뮬레이터간의 통신방식을 선택적으로 스위칭하여 원활한 통신연결상태를 유지할 수 있는 선박의 PMS 원격 진단시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 선박과 시뮬레이터간의 데이타 통신시에 프로토콜의 손실손상을 검사하도록 하여 최적의 통신상태와 진단을 가능하는 선박의 PMS 원격 진단시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 선박의 PMS 장비 가운데 테스트대상에 대한 단락 그리고 시뮬레이터의 전력계통모델과의 연결을 원격에서 가능하도록 하여 선박 운항의 효율성을 높일 수 있는 선박의 PMS 원격 진단시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 교류를 직류로 변환하는데 관여하는 소자들을 그대로 모사한 모의 전력변환모델을 시뮬레이터에 구비하여 직류방식을 사용하는 PMS 의 진단을 원활하게 수행할 수 있도록 직류방식의 PMS 진단에 최적화된 선박 PMS 원격 진단시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 접속모듈에 각 장비와의 단락을 전담하는 스위치를 구비하여 원격에서 주변장치의 컴포넌트와 PMS와/또는 주변 컴포넌트와의 단락을 가능하게 하여 원격 진단이 가능하도록 하는 선박 PMS 원격 진단시스템을 제공하는 것이다.
본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 실시예로 구현된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은,선박의 통신부를 통해 PMS와 소정의 통신망을 통해 연결되는 시뮬레이터를 포함하며, 상기 시뮬레이터는 선박의 전력계통을 동일하게 모사한 전력계통모델부를 포함하고, 상기 전력계통모델부는 선박의 전력계통 중 테스트대상의 정상작동 여부를 테스트기 하기 위한 테스트신호를 소정의 통신망을 통해 선박의 PMS로 송신하고 선박의 PMS로부터 테스트결과신호를 전송받아 이상여부를 진단한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 시뮬레이터는 전력계통의 이상유무를 진단하는 소정의 알고리즘을 탑재한 진단부를 추가로 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 통신부는 선박과 시뮬레이터간의 원활한 데이타 통신을 위하여 테스트대상에 맞게 프로토콜을 재생성할 수 있는 프로토콜생성부를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은,상기 통신부는 선박의 시뮬레이터간의 실시간 진단을 위하여 선박의 PMS와 시뮬레이터를 동기화시키는 동기화부를 추가로 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 통신부는 통신환경에 따라 상기 통신망을, 인공위성, CDMA통신, 근거리통신 방식을 선택적으로 스위칭하여 선박과 시뮬레이터간의 원활한 통신연결상태를 유지하도록 하는 통신관리부를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 통신부는 송수신되는 프로토콜의 손실손상 여부를 검사하는 프로토콜검사부를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 전력계통들을 PMS의 컨트롤러에 통신 연결시키는 접속모듈을 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 접속모듈은 전력계통들을 1:1로 연결되는 하나 이상의 스위치를 포함하며, 상기 컨트롤러의 제어하에 연결된 전력계통들을 단락시키거나 연결시켜 테스트를 원활하게 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 전력계통모델부는 선박의 전력계통 중 테스트대상과 PMS간의 연결을 단락시키는 단락신호를 생성하고 소정의 통신망을 통해 PMS로 송신하여 PMS와 테스트대상간의 통신연결을 단락시키는 단락부를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은,상기 전력계통모델부는 테스트대상과 단락된 PMS를 해당 테스트대상에 상응하는 모의 전력계통모델들과 통신연결시키는 제어부를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 제어부는 연결된 모의 전력계통모델에 제어신호를 입력하여 생성된 테스트신호를 선박의 통신부로 전송한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 전력계통모델부는 선박의 전력변환부를 동일하게 모사한 모의전력변환모델을 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 모의 전력변환모델은 교류를 직류로 및/또는 직류를 교류로 변환하는데 관여하는 하나 이상의 소자를 그대로 모델링한 것이며, 상기 PMS와 단락된 전력계통을 대체하여 PMS와 연결되어 테스트하기 위한 테스트신호를 생성한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 진단부는 모의 전력변환모델에서 생성된 테스트신호에 기초하여 선박의 PMS로부터 전송된 테스트결과신호를 소정의 진단 알고리즘으로 분석하여 테스트대상인 전력변환부의 변환소자의 이상여부를 진단하고, 나머지 전력변환부의 변환소자에 대해서도 반복적으로 수행하여 전력변환부의 변환소자을 이상여부를 진단한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 시뮬레이터는 각종 데이타를 저장하는 저장부를 추가로 포함하며, 상기 저장부는 단락정보, 연결정보, 테스트정보, 진단알고리즘, 진단결과정보를 저장한다.
본 발명은 앞서 본 실시예에 의해 다음과 같은 효과를 가진다.
본 발명은, 선박에 승선하지 아니하고도 원격지에 떨어져 있는 선박의 PMS 장비의 이상여부를 원격으로 진단하여 해결책을 원격으로 제공할 수 있도록 함으로서 선박 운항의 효율성을 높일 수 있는 효과를 가진다.
본 발명은, 선박과 원격지에 위치한 시뮬레이터에 별도의 진단부를 구비하여 선박의 PMS 장비의 고장여부를 진단할 수 있도록 하여 선박 운항의 효율성을 높일 수 있는 효과가 있다.
본 발명은, 선박과 원격에 떨어진 시뮬레이터간의 원활한 데이타통신을 할 수 있도록 하여 선박 운항의 효율성을 높일 수 있는 효과를 도모할 수 있다.
본 발명은, 선박과 시뮬레이터간의 실시간 통신을 위하여 시간을 동기화시킴으로서 선박 운항의 효율성을 높일 수 있는 효과를 가진다.
본 발명은, 통신환경에 따라 선박과 시뮬레이터간의 통신방식을 선택적으로 스위칭하여 원활한 통신연결상태를 유지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은, 선박과 시뮬레이터간의 데이타 통신시에 프로토콜의 손실손상을 검사하도록 하여 최적의 통신상태와 진단을 가능하게 하는 효과를 도모할 수 있다.
본 발명은, 선박의 PMS 장비 가운데 테스트대상에 대한 단락 그리고 시뮬레이터의 전력계통모델과의 연결을 원격에서 가능하도록 하여 선박 운항의 효율성을 높일 수 있는 효과를 가진다.
본 발명은, 교류를 직류로 변환하는데 관여하는 소자들을 그대로 모사한 모의 전력변환모델을 시뮬레이터에 구비하여 직류방식을 사용하는 PMS 의 진단을 원활하게 수행할 수 있도록 직류방식의 PMS 진단에 최적화되어 있다.
본 발명은, 접속모듈에 각 장비와의 단락을 전담하는 스위치를 구비하여 원격에서 주변장치의 컴포넌트와 PMS와/또는 주변 컴포넌트와의 단락을 가능하게 하여 원격 진단이 가능한 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 교류배전방식을 사용하는 종래의 선박의 PMS장비를 나타내는 개략도.
도 2는 직류배전방식을 사용하는 종래 선박의 PMS 장비를 나타내는 개략도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 PMS 원격진단시스템의 개략도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박에 탑재된 PMS장비의 블럭도.
도 5는 도 4에 도시된 전력생산부와 전력변환부의 블럭도.
도 6은 도 4에 도시된 PMS 장비의 통신부의 블럭도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이터의 블럭도.
도 8은 도 7에 도시된 전력계통모델부를 상세하게 도시한 블럭도.
도 9는 도 7에 도시된 저장부를 상세하게 도시한 블럭도.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 원격진단시스템의 원격진단과정을 보여주는 흐름도.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 원격진단시스템의 구성요소간의 상호작용을 보여주는 개략도.
이하에서는 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 기술자가 이해하는 당해 용어의 일반적 의미와 동일하고 만약 본 명세서에 사용된 용어의 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에 사용된 정의에 따른다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대해 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다..
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 PMS 원격진단시스템의 개략도이다. 도 3을 참조하면,
본 발명의 선박 PMS 원격진단시스템은 선박의 통신부(5)를 통해 PMS(1)와 소정의 통신망(N)을 통해 연결되는 시뮬레이터(7)를 포함한다. 상기 시뮬레이터(7)는 통신망(N)을 통해 원격지에 위치하는 하나 이상의 선박(S1,S2,S3,,,,,Sn)의 PMS와 통신연결 상태를 유지하게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박에 탑재된 PMS장비의 블럭도이다. 도 4를 참조하면,
PMS장비는 PMS(1)와 컨트롤러(11)에 의해 제어되는 하나 이상의 전력계통(2,3,4,6)을 포함한다. 여기서, 전력계통은 전력생산을 담당하는 전력생산부(2), 생산된 교류인 전력을 직류로 그리고, 변환된 직류를 교류로 그리고 직류간의 변환을 담당하는 전력변환부(3), 전력을 선박의 전력소비장치들로 분배하는 전력분배부(4), 전력을 소비하는 전력소비부(6)를 포함한다. PMS(1)는 이들 전력생산부, 전력변환부, 전력소비부와 접속모듈(13)을 통해 통신연결되어 있어서, 추후 테스트실행시에, 시뮬레이터의 단락신호는 이들 접속모듈(13)에 전송되어 해당 전력계통과의 단락을 수행할 수 있게 된다.
상기 접속모듈(13)은 전력생산부, 전력변환부, 전력소비부의 컴포넌트와 1:1 접속이 가능하도록 스위치1(131), 스위치2(132), 스위치3(133),,,,,,스위치n(13n)을 포함한다. 이들 스위치들은 각각의 컴포넌트과 각각 연결되어 있고 상기 메이컨트롤러의 제어신호에 의해 개별적으로 테스트대상들을 연결 또는 단락하도록 구성된다. 추후, 단락신호에 의해 해당 스위치n은 테스트대상과의 연결을 단락시킨다. 이를 통해 각 테스트대상은 원격에 위치한 시뮬레이터에 의해 단락될 수 있게 된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박에 탑재된 PMS장비의 블럭도이다. 도 5를 참조하면,
상기 전력생산부(2)와 전력변환부(3)가 상세히 도시되어 있다. 상기 전력생산부, 전력소비부, 전력분배부는 출원인이 이미 등록받은 대한민국 특허등록 제10-1777636호 "PMS 검증시스템"에 상세히 기술되어 있어 설명을 생략한다. PMS(1)의 제어하에, 전력생산부(2)를 구성하는 엔진(21)과 발전기(23)를 통해 교류 전력이 생성되고, 생성된 교류전력은 전력변환부(3)로 인가된다.
상기 전력변환부(3)는 정류기(30), 인버터(32), DC/DC 컨버터(34), 배터리(36)를 포함한다. 상기 정류기(30)는 교류전력을 직류전력으로 변환하고, 인버터(32)는 변환된 직류전력을 다시 교류전력으로 변환한다. 여기서, 변환된 직류전력을 교류전력으로 다시 변환하는 것은, 선박에는 직류방식과 교류방식을 사용하는 전기장치,기계 장치들이 혼재하기 때문에, 교류전력이 요구되는 장치 등에 전력을 공급하기 위하여 직류를 교류로 변환하는 과정이 필요하게 된다. 그리고, DC/DC컨버터(34)는 변환된 직류라도 요구되는 직류의 전압을 만족시키기 위하여 LOW 전압 또는 HIGH 전압 등 다양한 전압으로 변환하게 된다. 배터리(36)는 변환된 직류를 축전하게 되며, 스마트선박/그린선박/전기선박에 있어서 필수적으로 요구되는 구성이다. 이들은 후술하겠지만, 시뮬레이터(7)가 이들 각각에 대해서 순차적으로 테스트하여 고장여부진단 또는 고장 가능성에 대한 예측을 수행하게 되는 테스트대상이다.
위와 같이, 전력생산부에서 생산된 교류 전력은 전력변환부를 통해 교류에서 직류, 직류에서 교류, 직류에서 직류로 변환되고, PMS(1)는 전력생산부, 전력변환부 등을 제어하여 선박의 블랙아웃을 방지하고, 선박의 안전과 임무수행을 지원하게 된다. 그러나, 교류방식에 최적화된 PMS가 전력변환부를 적시에 제어하지 못해 전력변환이 적시에 원하는 수준으로 이루어지지 않아 선박의 안전과 임무수행에 문제가 발생하고 있으며, 이를 검증하는 검증시스템 또한 미흡한 실정이다. 이런 이유로, 기술자가 운항중인 선박에 승선하여 고장여부를 점검하는 일이 빈번히 발생하고 있다.
도 6은 도 4에 도시된 PMS 장비의 통신부의 블럭도이다. 도 6을 참조하면,
상기 통신부(5)는 PMS(1)와 연결되어 원격지에 위치하는 시뮬레이터(7)에 각종 데이타를 전송하는데, 프로토콜생성부(51), 동기화부(52), 통신관리부(53), 모뎀(54)을 포함한다.
상기 프로토콜생성부(51)는 시뮬레이터로부터 전송되는 프로토콜은, 선박의 테스트대상에 대한 정보뿐만 아니라 선박구별코드, 시뮬레이터(7)의 테스트신호 등 시뮬레이터와 선박이 통신하기 위해 필요한 다양한 정보를 포함하고 있기 때문에 선박의 테스트대상에 맞게 프로토콜을 재생성하게 된다.
상기 동기화부(52)는 시뮬레이터의 실시간 테스트를 위해서 선박의 테스트대상과 원격지에 위치한 시뮬레이터간의 시간 동기화을 통해 실시간 테스팅이 가능하도록 하고 뿐만 아니라 시뮬레이터와 테스트대상이 같은 제어명령과 테스트데이타를 가지도록 동기화시키는 역할도 수행한다.
상기 통신관리부(53)는 안정적인 테스팅을 위하여 3G/4G, Inmarsat, VSAT 등의 통신환경의 상황에 따라 양호한 통신환경으로 변경하여 모뎀(54)을 통해 안정적인 연결이 지속되도록 통신 연결을 관리한다. 예를 들면, 3G/4G 통신이 가능한 지역이 선박이 위치해 있으면, Inmarsat, VSAT등과 같은 위성통신망을 3G/4G망으로 스위칭하고, 반대로 3G/4G 통신이 불가능한 지역이 선박이 위치해 있으면, Inmarsat, VSAT등과 같은 위성통신망으로 스위치하거나 유지하도록 하며, Inmarsat, VSAT 중에서 최적의 통신망을 자동 선택하여 스위칭할 수 있도록 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 통신부는 아날로그 입출력신호관리부를 추가로 포함할 수 있다. 상기 아날로그 입출력신호관리부는 프로토콜을 통한 통신이 아닌 전압, 전류와 같이 아날로그 신호로 입출력이 필요한 경우를 대비하여 프로토콜의 해당 신호에 맞게 아날로그 입출력을 수행할 수도 있도록 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이터의 블럭도이고, 도 8은 도 7에 도시된 전력계통모델부를 상세하게 도시한 블럭도이다.
도 7을 참조하면, 상기 시뮬레이터(7)는 선박의 PMS 전력계통을 동일하게 모델링한 전력계통모델링부(73), 선박의 PMS 전력계통에 대한 고장여부 또는 고장의 가능성 등에 대하여 진단하는 진단부(75), 각종 정보를 저장하는 저장부(72), 선박과 시뮬레이터간의 통신을 담당하는 통신부(71)를 포함한다.
도 8을 참조하면, 상기 전력계통모델링부(72)는 단락부(731), 제어부(732), 모의 전력계통모델(733)을 포함한다.
상기 단락부(731)는 선박의 PMS에 연결된 전력계통, 특히 전력변환부(3)의 테스트대상과 PMS(1)와의 연결 그리고 테스트대상과 다른 전력계통간의 연결을 단락시키는 단락신호를 생성하여 통신망(N)을 통해 선박의 PMS로 전송하여 접속모듈의 스위치를 스위칭함으로서 테스트대상과 PMS/ 다른 전력계통간의 연결상태를 해제하게 된다. 예를 들어, 정류기(30)가 테스트 대상인 경우, 정류기(30)와 연결된 전력계통의 구성간의 연결, 즉 정류기(30)와 PMS(1)간의 연결, 정류기(30)와 발전기(23)간의 연결, 정류기(30)와 인버터(32)간의 연결을 해제하게 된다.
상기 제어부(732)는 PMS, 주변 전력계통과의 연결이 단락된 테스트대상과 이를 그대로 모사한 시뮬레이터(7)의 모의 전력계통 모델과 연결시키는 연결신호를 생성하여 통신망(N)을 통해 선박의 PMS로 전송하여 해당 모의 전력계통 모델과 선박의 PMS 그리고 주변 전력계통과 연결상태를 형성하게 된다. 이를 통해, 선박의 PMS는 시뮬레이터의 모의 전력계통 모델을 단락된 실제 전력계통으로 간주하게 된다. 예를 들어, 선박의 전력계통 가운데 정류기(30)가 단락된 경우에는, 정류기를 그대로 모사한 모의 전력계통 모델인 정류기 모델(7332a)이 이를 대체하게 된다. 이어, 제어부(732)는 해당 모의 전력계통 모델을 제어하여 테스트신호를 생성하고 이를 통신망(N)을 통해 선박으로 전송한다.
상기 모의 전력계통모델(733)은 선박의 전력생산부를 그대로 모사한 모의 전력생산모델(7331)과, 상기 전력변환부를 그대로 모사한 모의 전력변환모델(7332)과, 전력소비부를 그대로 모사한 모의 전력소비모델(7333)을 포함한다.
상기 모의 전력생산모델(7331)은, 엔진을 그대로 모사한 엔진모델(7331a)와 발전기를 모사한 발전기 모델(7331b)을 포함한다.
상기 모의 전력변환모델(7332)은 정류기를 모사한 정류기모델(7332a), 인버터를 모사한 인버터모델(7332b), DC/DC컨버터를 모사한 DC/DC컨버터모델(7332c),배터리를 모사한 배터리모델(7332d)를 포함한다. 모의 전력변환모델은 교류/직류 변환, 직류/교류 변환, 직류/직류 변환에 필요한 선박의 전력계통을 모사한 것으로 앞서 본 모델 뿐만 아니라 선박의 전력계통에 있는 모든 소자들의 모델링을 포함할 수 있다.
상기 모의 전력소비모델(7333)은 트러스트모델(7333a), 펌프모델(7333b), 드릴쉽모델(7333c) 등 생산된 전력을 소비하는 모든 선박의 구성들을 모사한 모델들을 포함할 수 있다.
도 7에 도시된 상기 진단부(75)는 전력계통모델부(73)에서 생성된 테스트신호를 통신부(71)를 통해 선박으로 전송하고 선박의 PMS가 해당 테스트신호를 수신하여 소정의 테스트를 실행한 후 발생된 결과신호를 선박으로부터 통신망을 통해 전송받아 소정의 알고리즘을 통해 진단을 수행한다.
도 9를 참조하면, 상기 저장부(72)는 선박의 PMS와 전력계통간의 단락에 대한 단락정보(721), 시뮬레이터의 전력계통모델부와 PMS의 연결에 대한 연결정보(722), 선박의 PMS 와 그에 연결된 전력계통에 대한 테스트 정보(722), 진단에 필요한 진단알고리즘과 진단에 필요한 기준정보를 저장하는 진단기본정보(724), 진단결과를 저장하는 진단결과정보(725)를 저장한다. 여기서, 테스트정보(722)는 테스트항목, 테스트신호, 제어신호 등을 포함한다. 진단기본정보(724)는 수신한 결과신호와 비교하여 정상여부를 판단하는데 필요한 전력계통의 수리/교체에 대한 이력정보, 이들이 정상인 경우에 보여주는 데이타에 대한 정보, 등을 포함하여 기초정보를 의미한다. 그리고, 진단결과정보(725)는 테스트결과를 저장하는 정보로서 예컨대 전력계통, 특히 전력변환부의 변환소자 들에 대한 테스트 결과(정상여부 등)를 저장한다.
도 10과 도 11을 참조하여 진단부의 진단과정을 특정 시나리오에 기반하여 살펴본다.
선박(S1,S2,S3,,,,,Sn)이 대양에서 운항 중에 전력계통중 전력소비부(6) 중 하나인 트러스트(thruster)에 전원이 공급되지 못하여 트르스트가 작동하지 못하는 상황이 발생하며 PMS(1)와 그에 연결된 전력계통을 점검하고 고장원인을 파악할 필요가 발생한다. 선박은 운항이 정지된 상태에 있고, 선박의 정상화를 위해 선장이나 선주사는 제조사에 원인 파악을 의뢰한다. 이에, 본 발명의 원격진단시스템이 사용된다.
시뮬레이터(7)는 소정의 통신망(N)을 통해 원격지에 위치하는 문제의 선박에 통신연결되고, 상기 단락부(731)는 제어부의 제어하에 전력변환부의 변환소자 가운데 테스트하고자 하는 테스트대상(예컨대, 정류기)과 그 주변장치와의 연결상태를 해제하는 단락신호를 생성하여 선박의 PMS(1)로 전달하여 접속모듈(13)과 테스트대상과의 통신연결을 단락시킨다(도 10의 S2, 도 11의 ①,②,③). 이어서, 제어부는 단락된 테스트대상을 그대로 모사한 모의전력계통 모델의 해당 모델(예컨대, 정류기 모델)을 PMS(1)와 그 주변장치와 연결하기 위하여 연결신호를 생성하여 소정의 통신망을 통해 PMS에 전송한다. PMS(1)는 연결신호를 수신하여 모의 전력계통 모델과 주변장치들을 연결시켜 단락된 테스트대상을 대체한다(도 10의 S3, 도 11의 ④, ⑤).
이어서, 전력계통모델부의 제어부(732)는 제어명령을 발생시켜 연결된 모의 전력계통모델(예컨대, 정류기 모델)을 제어하여 테스트신호(교류를 직류로 변환완료신호를 포함함)를 발생시키도록 하여, 통신망(N)을 통해 선박의 PMS로 전송하고,선박의 PMS(1)는 테스트신호를 수신하여 모의 전력계통모델(예컨대, 정류기모델)의 전후단에 연결된 주변 전력계통의 구성요소들에 입출력으로 사용하며 테스트를 실시한다. 예를 들어, 정류기를 테스트하기 위하여 정류기모델을 연결시키면, 테스트신호가 정류기출구단의 출력신호가 될 수 있고 해당 신호는 정류기 모델에 연결된 선박의 전력변환부의 다른 구성요소의 입력신호로 작용한다. 이 처럼, 테스트신호를 이용한 테스트가 시행되고, 테스트대상과 연결된 전력계통 특히 전력변환부의 변환소자로부터 발생하는 출력신호를 수집하여 이를 결과신호로 규정하고, 결과신호는 PMS에 입력되고 선박의 통신부(5)를 거쳐 원격지에 위치하는 시뮬레이터(7)의 진단부(75)로 전송된다(도 10의 S4, S5, 도 11의 ⑥,⑦, ⑧, ⑨). 상기 진단부(75)는 결과신호를 저장부(72)에 저장된 진단기본정보(724)와 비교하여 정상인지 여부를 소정의 알고리즘으로 진단한다(도 10의 S6). 예컨대, 테스트신호가 정류기와 연결된 다른 전력변환부의 변환소자(인버터, DC/DC컨버터, 배터리)의 입력신호로 사용될 경우에는 이들 각각의 변환소자들의 출력신호를 결과신호로 규정하고 진단부로 전송되며, 진단부는 인버터, DC/DC컨버터, 배터리의 출력신호를 저장부에 저장된 진단기본정보의 인버터신호, 컨버터신호, 배터리 신호와 대비하여 정상여부를 판단하게 된다(도 10의 S6). 만약, 정상적인 테스트신호를 인가한 경우에, 결과신호가 모두 정상인 것으로 진단되었다면, 전력변환부의 정류기의 고장으로 판단하고 진단결과정보에 해당 전력계통의 변환소자를 비정상 전력계통으로 등록하고 다음 테스트대상을 변경하여, 동일한 과정을 PMS와 모든 전력계통에 대하여 수행함으로서 문제의 전력계통을 확인할 수 있게 된다(도 10의 S7, S8, S9).
이와 같은 모든 과정은 선박과 시뮬레이터가 원격지에 떨어져 있는 경우에 원활히 수행됨으로서, 선박 운항의 효율성을 높일 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 원격지에 위치하는 선박과 시뮬레이터간의 진단시스템으로서 통신관리부(53)에 의해 양자간의 통신상태가 지속되고 나아가 동기화부(52)에 의해 양자가 동기화되고 통신과정에서의 프로토콜의 손실이나 손상이 지속적으로 검사되므로 원격지간의 통신과정에서 일상적으로 발생할 수 있는 프로토콜의 손실로 인한 결과의 왜곡현상을 최소화시킬 수 있어서 실시간으로 원격 진단을 가능하게 한다.
나아가, 직류 방식의 전력계통을 사용하는 PMS와 이에 연결된 전력변환부의 고장여부를 진단할 수 있도록 직류방식의 PMS와 그 주변장치들의 검증에 효율적으로 적용될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 보다 구체적으로 살펴보았지만, 본 발명은 위 실시예의 다양한 변경과 수정에도 적용되며 본 발명의 기술적 사항을 구현하는 한 본 발명의 권리에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (15)

  1. 선박의 통신부를 통해 PMS와 소정의 통신망을 통해 연결되는 시뮬레이터를 포함하며, 상기 시뮬레이터는 선박의 전력계통을 동일하게 모사한 전력계통모델부를 포함하고, 상기 전력계통모델부는 선박의 전력계통 중 테스트대상의 정상작동 여부를 테스트기 하기 위한 테스트신호를 소정의 통신망을 통해 선박의 PMS로 송신하고 선박의 PMS로부터 테스트결과신호를 전송받아 이상여부를 진단하는 선박 PMS 원격진단시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 시뮬레이터는 전력계통의 이상유무를 진단하는 소정의 알고리즘을 탑재한 진단부를 추가로 포함하는 선박의 PMS 원격진단시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 통신부는 선박과 시뮬레이터간의 원활한 데이타 통신을 위하여 테스트대상에 맞게 프로토콜을 재생성할 수 있는 프로토콜생성부를 포함하는 선박 PMS 원격진단시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 통신부는 선박의 시뮬레이터간의 실시간 진단을 위하여 선박의 PMS와 시뮬레이터를 동기화시키는 동기화부를 추가로 포함하는 선박 PMS 원격진단시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 통신부는 통신환경에 따라 상기 통신망을, 인공위성, CDMA통신, 근거리통신 방식을 선택적으로 스위칭하여 선박과 시뮬레이터간의 원활한 통신연결상태를 유지하도록 하는 통신관리부를 포함하는 선박 PMS 원격진단시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 통신부는 송수신되는 프로토콜의 손실손상 여부를 검사하는 프로토콜검사부를 포함하는 선박 PMS 원격진단시스템.
  7. 제2항 내지 제6항에 있어서, 상기 전력계통들을 PMS의 컨트롤러에 통신 연결시키는 접속모듈을 포함하는 선박 PMS 원격진단시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 접속모듈은 전력계통들을 1:1로 연결되는 하나 이상의 스위치를 포함하며, 상기 컨트롤러의 제어하에 연결된 전력계통들을 단락시키거나 연결시켜 테스트를 원활하게 하는 선박 PMS 원격진단시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 전력계통모델부는 선박의 전력계통 중 테스트대상과 PMS간의 연결을 단락시키는 단락신호를 생성하고 소정의 통신망을 통해 PMS로 송신하여 PMS와 테스트대상간의 통신연결을 단락시키는 단락부를 포함하는 선박 PMS 원격진단시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 전력계통모델부는 테스트대상과 단락된 PMS를 해당 테스트대상에 상응하는 모의 전력계통모델들과 통신연결시키는 제어부를 포함하는 선박 PMS 원격진단시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제어부는 연결된 모의 전력계통모델에 제어신호를 입력하여 생성된 테스트신호를 선박의 통신부로 전송하는 선박 PMS 원격진단시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 전력계통모델부는 선박의 전력변환부를 동일하게 모사한 모의전력변환모델을 포함하는 선박 PMS 원격진단시스템.
  13. 제12항에 있어서, 상기 모의 전력변환모델은 교류를 직류로 및/또는 직류를 교류로 변환하는데 관여하는 하나 이상의 소자를 그대로 모델링한 것이며, 상기 PMS와 단락된 전력계통을 대체하여 PMS와 연결되어 테스트하기 위한 테스트신호를 생성하는 선박의 PMS 원격진단시스템.
  14. 제13항에 있어서, 상기 진단부는 모의 전력변환모델에서 생성된 테스트신호에 기초하여 선박의 PMS로부터 전송된 테스트결과신호를 소정의 진단 알고리즘으로 분석하여 테스트대상인 전력변환부의 변환소자의 이상여부를 진단하고, 나머지 전력변환부의 변환소자에 대해서도 반복적으로 수행하여 전력변환부의 변환소자을 이상여부를 진단하는 선박 PMS 원격진단시스템.
  15. 제14항에 있어서, 상기 시뮬레이터는 각종 데이타를 저장하는 저장부를 추가로 포함하며, 상기 저장부는 단락정보, 연결정보, 테스트정보, 진단알고리즘, 진단결과정보를 저장하는 선박 PMS 원격진단시스템.
PCT/KR2017/013359 2017-11-22 2017-11-22 Pms 원격 진단 시스템 WO2019103175A1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20170156471 2017-11-22
KR10-2017-0156471 2017-11-22

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019103175A1 true WO2019103175A1 (ko) 2019-05-31

Family

ID=66630641

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2017/013359 WO2019103175A1 (ko) 2017-11-22 2017-11-22 Pms 원격 진단 시스템

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2019103175A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114578722A (zh) * 2020-12-02 2022-06-03 财团法人船舶暨海洋产业研发中心 船舶电力安全控制系统及其运作方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090033197A (ko) * 2009-02-16 2009-04-01 곽영 다종의 시리얼통신 외부장치 통합 제어를 위한 다중화 네트워크 장치
KR101017465B1 (ko) * 2009-11-18 2011-02-25 에스티엑스조선해양 주식회사 태양광에너지를 활용한 선박 전력 공급 장치
KR101031147B1 (ko) * 2002-12-30 2011-04-27 마린 사이버네틱스 에이에스 해양 선박의 제어 시스템을 테스트하기 위한 시스템 및방법
KR101777636B1 (ko) * 2016-08-17 2017-09-13 주식회사 파나시아 Pms 검증시스템
KR101783150B1 (ko) * 2016-10-28 2017-09-28 경남대학교 산학협력단 Hils 기반 선박용 전력관리시스템 시뮬레이터

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101031147B1 (ko) * 2002-12-30 2011-04-27 마린 사이버네틱스 에이에스 해양 선박의 제어 시스템을 테스트하기 위한 시스템 및방법
KR20090033197A (ko) * 2009-02-16 2009-04-01 곽영 다종의 시리얼통신 외부장치 통합 제어를 위한 다중화 네트워크 장치
KR101017465B1 (ko) * 2009-11-18 2011-02-25 에스티엑스조선해양 주식회사 태양광에너지를 활용한 선박 전력 공급 장치
KR101777636B1 (ko) * 2016-08-17 2017-09-13 주식회사 파나시아 Pms 검증시스템
KR101783150B1 (ko) * 2016-10-28 2017-09-28 경남대학교 산학협력단 Hils 기반 선박용 전력관리시스템 시뮬레이터

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114578722A (zh) * 2020-12-02 2022-06-03 财团法人船舶暨海洋产业研发中心 船舶电力安全控制系统及其运作方法
CN114578722B (zh) * 2020-12-02 2024-06-04 财团法人船舶暨海洋产业研发中心 船舶电力安全控制系统及其运作方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5034686A (en) Weapon interface system evaluation apparatus and method
CN112987700B (zh) 一种磁浮交通运行控制系统的集成测试系统
CN102323761B (zh) 列车控制网络半实物仿真测试平台
CN102567205A (zh) 列车网络控制软件仿真测试系统及仿真测试装置
CN109976277B (zh) 一种基于通信协议的动态可重构的通用型地面测控设备及其信号输入和输出控制方法
CN103092192A (zh) 一种列车供电控制系统测试装置及其方法
CN109976309B (zh) 一种动态可重构的通用型地面测控设备及其信号输入和输出控制方法
CN114488847B (zh) 一种车载网络控制系统的半实物仿真系统
WO2024019474A1 (ko) 태양광 인버터 기능을 포함한 양방향 인버터
WO2019017574A1 (ko) 마이크로그리드의 제어 및 운영 연구를 위한 유연한 테스트 플랫폼
CN203204333U (zh) 基于列车网络监控系统的辅助电源仿真调试系统
CN101342946A (zh) 空客系列飞机音频管理组件自动测试装置及方法
WO2019103175A1 (ko) Pms 원격 진단 시스템
US12049325B2 (en) System for controlling an aircraft electrical network
WO2019103176A1 (ko) Ems 원격 진단 시스템
CN210534276U (zh) 馈线终端测试接口设备及系统
WO2018124570A1 (ko) 변전소의 자산 관리 방법
WO2011152615A2 (ko) 삼중화시스템의 입출력모듈 진단장치
US11428720B2 (en) Measuring arrangement and method of measuring electrical signals
CN101082653B (zh) 飞行器功率故障仿真设备和方法
WO2022131587A1 (ko) 에너지 저장 시스템의 통신 아이디 설정 장치
CN114460861B (zh) 一种列车电传动系统半实物仿真平台
CN213423351U (zh) 铁路自动化系统的测试平台组件及测试平台
CN221175257U (zh) 一种空调机组电路控制结构
CN216673306U (zh) 25t/25g代理节点网关检修试验台

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17932661

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17932661

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1