WO2020105820A1 - 원격 모니터링을 위해 해양 자원 생산 시스템에 설치되는 지능형 장치 - Google Patents

원격 모니터링을 위해 해양 자원 생산 시스템에 설치되는 지능형 장치

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WO2020105820A1
WO2020105820A1 PCT/KR2019/005382 KR2019005382W WO2020105820A1 WO 2020105820 A1 WO2020105820 A1 WO 2020105820A1 KR 2019005382 W KR2019005382 W KR 2019005382W WO 2020105820 A1 WO2020105820 A1 WO 2020105820A1
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WO
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production system
resource production
marine resource
intelligent device
marine
Prior art date
Application number
PCT/KR2019/005382
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English (en)
French (fr)
Inventor
김병화
김환석
김동건
박진형
Original Assignee
(주)백산에스엔케이
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Publication date
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    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for
    • G01D21/02—Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01W—METEOROLOGY
    • G01W1/00—Meteorology
    • G01W1/02—Instruments for indicating weather conditions by measuring two or more variables, e.g. humidity, pressure, temperature, cloud cover or wind speed
    • 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—Systems or methods specially adapted for specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/10—Services
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    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
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    • H04N7/18—Closed-circuit television [CCTV] systems, i.e. systems in which the video signal is not broadcast
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B2203/00—Communication means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B2209/00—Energy supply or activating means
    • B63B2209/18—Energy supply or activating means solar energy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J3/00—Driving of auxiliaries
    • B63J2003/001—Driving of auxiliaries characterised by type of power supply, or power transmission, e.g. by using electric power or steam
    • B63J2003/002—Driving of auxiliaries characterised by type of power supply, or power transmission, e.g. by using electric power or steam by using electric power
    • B63J2003/003—Driving of auxiliaries characterised by type of power supply, or power transmission, e.g. by using electric power or steam by using electric power using photovoltaic power generation, e.g. using solar panels

Definitions

  • the present invention relates to an intelligent device equipped with a design-measurement comparison algorithm installed in a marine resource production system for remote monitoring.
  • the marine resource production system is installed in the marine resource production system to remotely monitor the marine resource production system and the surrounding environment in extreme marine environments such as typhoons and hurricanes, and compares and analyzes actual measured values and normal design values By providing the results remotely,
  • a marine resource production system generally means a plant facility installed in the ocean to collect or produce resources that can be collected only from the ocean.
  • the marine resource production system is configured to be monitored at a remote location as it is installed in the ocean. According to the prior art, it is designed to perform a general function of collecting information acquired through a measuring device and transmitting it to a remote location on land.
  • the engineer performs normalization work based on the measured information (damage, fatigue, etc. due to natural disasters) to analyze and predict information during the unmeasured period. Being evaluated,
  • Registered Patent Publication No. 10-1729725 describes a real-time monitoring system for ships and offshore plants (previous technology 2)
  • Patent Publication No. 10-2017-0050625 describes an IoT-based plant facility remote monitoring system (prior art 3),
  • Patent Publication No. 10-2015-0090948 discloses a remote control system for an off-shore composite video system (prior art 4).
  • the above technologies describe a technology capable of remotely monitoring an offshore plant, but are not related to the technology installed on a offshore plant by implementing it as a separate device for exclusive use.
  • the image composite technology is described, but it is similar in that it uses an image with the present invention proposed by the applicant, and comprehensively completes analysis in a separate device and provides it to a remote site. There is a difference in not being able to.
  • the object of the present invention is to be installed in a marine resource production system to remotely monitor the marine resource production system and the surrounding environment in extreme marine environments such as typhoons, hurricanes, etc., comparing actual measured values with normal design values And analyze and provide the results remotely,
  • the intelligent device is installed in the marine resource production system, including the enclosure and subframe,
  • a pressure gauge, thermometer, hygrometer, wind vane and anemometer for measuring the surrounding environment are provided, an accelerometer and a gyro sensor for measuring the behavior of the marine resource production system, and a plurality of solar panels for solar charging,
  • a satellite and mobile antenna for communication and an antenna for interworking with the web server are provided, DGPS for positioning of the marine resource production system is provided, and panning, tilting and zooming functions for acquiring general images and infrared images or acquiring images Characterized in that it is provided with a possible camera device.
  • One of the batteries is the power generated from the photovoltaic panel, and stores power that is normally operated, and the other is stored and operated to store auxiliary power.
  • auxiliary power can be operated for a predetermined period of time even if the normal power cannot be operated.
  • the enclosure further includes an analysis unit and storage,
  • the storage The storage,
  • It is characterized in that it transmits and receives information to and from a remote site through satellite communication and mobile communication, and receives a control signal from the remote site through web communication.
  • the sub-frame is characterized in that the fastening with the bolt with the enclosure.
  • the present invention can be used as a safety post that monitors the surrounding environment even when there are no people inside an offshore plant, a petrochemical plant, or a power plant, and can be used for safety monitoring of a floating LNG power plant.
  • it has the advantage that it can be used as a device for monitoring when operating an unmanned ship.
  • FIG. 1 shows an intelligent device installed in a marine resource production system for remote monitoring according to the present invention.
  • the present invention relates to an intelligent device equipped with a design-measurement comparison algorithm installed in a marine resource production system for remote monitoring.
  • the marine resource production system is installed in the marine resource production system to remotely monitor the marine resource production system and the surrounding environment in extreme marine environments such as typhoons and hurricanes, and compares and analyzes actual measured values and normal design values By providing the results remotely,
  • FIG. 1 shows an intelligent device installed in a marine resource production system for remote monitoring according to the present invention.
  • the intelligent device is installed in a marine resource production system and can measure the state (behavioral state) and the surrounding marine environment (wind direction, wind speed, etc.) of the marine resource production system, in particular, communication with remote locations located on land.
  • state behavioral state
  • surrounding marine environment wind direction, wind speed, etc.
  • remote control of the intelligent device is possible using web communication, thereby controlling the intelligent device even in bad weather conditions. It is characterized by making it smooth.
  • the intelligent device mainly includes an enclosure and a subframe.
  • the enclosure is provided with at least two solar panels for solar charging, and is equipped with satellite and mobile antennas for communication and antennas for interworking with the web server.
  • DGPS Downlink Prediction Satellite Navigation Device
  • SBAS Satellite Based Augmentation System
  • the intelligent device may be provided with an anemometer and an anemometer for measuring the wind direction and wind speed of the marine surrounding environment, and a six-degree-of-freedom 3-axis gyro sensor and an accelerometer to measure the tilt of the marine resource production system.
  • an anemometer and an anemometer for measuring the wind direction and wind speed of the marine surrounding environment
  • a six-degree-of-freedom 3-axis gyro sensor and an accelerometer to measure the tilt of the marine resource production system.
  • a barometer, a hygrometer, and a thermometer for measuring the marine environment around the marine resource production system may be provided as a sensor.
  • the intelligent device may be provided with a camera device installed for the purpose of analyzing fatigue destruction of parts constituting the marine resource production system, wherein the camera device is implemented with any two selected from infrared cameras, thermal imaging cameras, and digital cameras. By doing so, it is possible to acquire a general / infrared image for a marine resource production system or to acquire a captured image.
  • the camera device may be implemented to enable panning, tilting, and zooming functions.
  • the battery of the intelligent device may be provided with two batteries, one of which is stored power generated through a solar panel, and the other one is supplemental to the power generated by constant power or wave power, water power, solar power, etc. To save.
  • the intelligent device In operating these two batteries, normally, the intelligent device is operated with the power generated and stored through the solar panel, but if the workers in the marine resource production system evacuate for a long time due to the deterioration of the climate of the surrounding environment, By additionally operating the remaining battery stored to supplement the power, even if solar charging is not possible due to climate deterioration, it is possible to operate the power for about 15 days, thereby normalizing and analyzing based on previously measured information. It has the advantage of being able to solve the problem.
  • the operation of these two batteries may include a battery charging controller of the housing shown in FIG. 1 and a battery operating unit, although not shown in the drawings, to function.
  • one side of the enclosure of the intelligent device may include design-measurement analysis evaluation software (hereinafter referred to as an 'analysis unit'), which further includes a separate storage device (storage) in the enclosure, Stores the normal values of the parts that make up the marine resource production system and the measured values that should be normally measured in an anemometer, anemometer, pressure gauge (barometer), hygrometer, thermometer, gyro sensor, etc. in advance. You can do it.
  • design-measurement analysis evaluation software hereinafter referred to as an 'analysis unit'
  • storage storage device
  • the analysis unit includes' wind vane, anemometer, pressure gauge (barometer), hygrometer, thermometer, gyroscope sensor, etc., and types of parts confirmed through a camera device (hereinafter referred to as' actual measured value ').
  • the normal design values are compared to analyze how there is a difference.
  • Such analysis information is transmitted to a terminal possessed by a remote manager (satellite communication and mobile communication).
  • the analysis information means, for example, when the normal design value of wind direction and wind speed for maintaining a stable marine resource generation system is Bkm / h in the A direction, the actual measured value is b 'in the a' direction. It could be information that there is a difference in km / h,
  • the pillar frame of the crane which is one of the parts of the marine resource production system, is confirmed by an image or a captured image, it may be a degree indicating that it has been damaged due to having a normal design value and a morphological difference (pixel-based). Analysis available).
  • the above-described photovoltaic panel is applied to a conventional photovoltaic panel, but it is possible to adjust the angle through a combination of motors, gears and hinges on one side so that the sun can be tracked and charged. Tracking the sun on the panel is variously known for a predetermined cycle or sunlight-based tracking, and thus detailed description is omitted.
  • GUI graphic user interface
  • the administrator who checks the charging status based on the GUI checks the charging status. It has the advantage of enabling the angle adjustment of the panel.
  • the subframe is coupled to the lower surface of the enclosure by bolting, not welding, so that the enclosure can be fixed and fixed from one surface of the marine resource production system.
  • the subframe may be made of a material that satisfies the IP66 rating.
  • the bracket and the subframe including a bracket bent with an 'a' on one side of the subframe for bolt fastening, can be bolted or integrated with welding, and the other side can be configured to be bolted with the enclosure.
  • the subframe may be configured as shown in [Table 1] and [Table 2] depending on design conditions.
  • a long hole for a bolt to pass through is formed in the bracket, and the bolt is fixed to the pillar region where the thread is formed.
  • a through hole through which a bolt penetrates is formed in the fixing part, and a thread corresponding to the thread of the bolt is formed in the through hole in the through hole.
  • the fixing portion is a curved shape, and is positioned to be deflected on the left lower side and the upper right side based on the bolt with respect to the long hole, and is inserted into the long hole together with the bolt while being coupled to the bolt.
  • the fixing part also rotates, and the lower left side moves toward the upper left side in the long hole and is fixed while the upper right side moves toward the lower right side, which is firmly coupled to the long hole as the bolt is finally coupled.
  • a stepped jaw is formed on one side of the pillar region of the bolt, and when the bolt is finally coupled, the fixing force may be further strengthened as the stepped jaw is caught on one side of the fixing portion.
  • the liquid bag may be inserted into an area other than the area corresponding to the fixing part, or may be integrally formed by being attached to the inner surface of the long hole, preferably after fastening the bolt, It may be desirable to insert.
  • Such a liquid bag is a pouch sealed with a liquid therein, and the material of the pouch is preferably made of a material such as silicone that does not break.
  • the adhesive may be applied to the inner surface of the long hole, and then the liquid bag may be inserted to increase fixation.
  • the bolt when an impact is applied to the marine resource production system or the intelligent device, the bolt can flow in the long hole together with the fixing part, so that the impact can be dispersed and mitigated.
  • This housing is made of glass fiber material, and is made of internationally certified NEMA 4X, IP66, UL grade glass fiber, so it is excellent in dustproofing and waterproofing and has an effect on explosion proof.
  • the enclosure may have a cross-sectional shape in the lateral direction according to design conditions, as shown in [Table 3].
  • a fan may be configured between a plurality of springs to configure the fan to flow wind from inside to outside.

Abstract

본 발명은 원격 모니터링을 위해 해양 자원 생산 시스템에 설치되는 설계-계측 비교 알고리즘 탑재 지능형 장치에 관한 것이다. 구체적으로는, 태풍, 허리케인 등과 같은 극한의 해양 환경에서 해양 자원 생산 시스템과 주변 환경을 원격지에서 모니터링할 수 있도록 해양 자원 생상 시스템에 설치되는 것으로서, 실제 계측된 값과 정상의 설계 값을 비교하고 분석하여 그 결과를 원격지로 제공함에 따라, 기존의 계측된 값만 제공받는 원격지의 엔지니어가 부족한 계측값을 기반으로 정규화 작업 후 분석 및 평가하여, 극한의 해양 환경에서의 해양 자원 생산 시스템을 이루는 부품의 피로 파괴 등을 확인하는데 소요되는 한달 이상의 시간을 단축시킬 수 있도록 하는, 원격 모니터링을 위해 해양 자원 생산 시스템에 설치되는 지능형 장치에 관한 것이다.

Description

원격 모니터링을 위해 해양 자원 생산 시스템에 설치되는 지능형 장치
본 발명은 원격 모니터링을 위해 해양 자원 생산 시스템에 설치되는 설계-계측 비교 알고리즘 탑재 지능형 장치에 관한 것이다.
구체적으로는, 태풍, 허리케인 등과 같은 극한의 해양 환경에서 해양 자원 생산 시스템과 주변 환경을 원격지에서 모니터링할 수 있도록 해양 자원 생상 시스템에 설치되는 것으로서, 실제 계측된 값과 정상의 설계 값을 비교하고 분석하여 그 결과를 원격지로 제공함에 따라,
기존의 계측된 값만 제공받는 원격지의 엔지니어가 부족한 계측값을 기반으로 정규화 작업 후 분석 및 평가하여, 극한의 해양 환경에서의 해양 자원 생산 시스템을 이루는 부품의 피로 파괴 등을 확인하는데 소요되는 한달 이상의 시간을 단축시킬 수 있도록 하는, 원격 모니터링을 위해 해양 자원 생산 시스템에 설치되는 지능형 장치에 관한 것이다.
해양 자원 생산 시스템은 일반적으로, 해양에 설치되어 해양에서만 채취 가능한 자원을 채집하거나 생산하는 플랜트 시설을 의미한다.
이러한 해양 자원 생산 시스템은 해양에 설치되는 만큼 원격지에서 모니터링 가능하도록 구성되고 있는데, 종래 기술을 보면, 계측기기를 통해 취득한 정보를 취합하여 육지의 원격지로 전송하는 일반적인 기능을 수행하도록 설계되어 있다.
또한, 정보를 수신한 원격지에서는 엔지니어를 별도로 고용하여 정보를 분석하고 평가하도록 하고 있다.
한편, 해양에서는 일반적으로 육지보다 태풍이나 허리케인이 자주 출몰하는 실정이며, 그 규모와 피해는 일반 육지에 비해 상당한 편이다. 그러나 통상적으로 피해를 볼 여지가 없기 때문에 문제되지 않았지만, 해양에 설치된 해양 자원 생산 시스템의 경우에는, 그 부근으로 자연재해가 발생되면 상당한 피해가 야기된다.
이에 따라, 이러한 자연재해가 예측되면 해당 근무자들을 대피시키도록 하고 있는데, 이 경우, 해양 자원 생산 시스템의 모든 가동이 정지되게 되고, 이에 따라 유지보수를 위한 여건이 마련되지 않아서, 자연재해에 따른 피해를 해양 자원 생산 시스템이 그대로 받게되는 실정이다.
일반적으로, 해양 자원 생산 시스템의 경우, 이와 같이 근무자가 대피하게 되는 경우, 통상 7일 정도의 전력을 바탕으로 계측된 모든 정보를 저장하도록 한다.
그러나, 지속적인 기후의 악화로 근무자의 복귀가 늦어지는 경우, 전력 미공급과 관리부실로 인해 7일 이후의 정보는 계측되지 않게 되고, 전력 미공급시에서부터 근무자 복귀까지의 계측정보는 확보할 수 없게 된다.
다만, 기존에는 7일 정도 계측된 정보를 기반으로 엔지니어가 계측된 정보(자연재해에 따른 손신, 피로 파괴 등)를 기반으로 정규화 작업을 하여, 계측되지 않은 기간 동안의 정보를 예측하는 것으로 분석 및 평가되고 있는데,
이는 정확도가 저하되는 것은 물론이고, 정규화를 통해 분석 및 평가가 이루어지는데 한달 이상의 시간이 소요되는 문제가 존재한다.
이에 따라, 본 출원인은 상술된 문제를 해결할 수 있도록 하는 장치를 착안하기에 이르렀다.
해양 플랜트(해양 자원 생산 시스템)의 관리 기술에 관련하여서는, 등록특허공보 제10-1881224호의 해양플랜트 비상 정지 시스템의 원격 모니터링 및 제어 시스템(선행기술 1)이 기재되어 있고,
등록특허공보 제10-1729725호에는 선박 및 해양플랜트용 실시간 모니터링 시스템(선행기술 2)이 기재되어 있으며,
공개특허공보 제10-2017-0050625호에는 IoT 기반 플랜트 시설물 원격 모니터링 시스템(선행기술 3)이 기재되어 있고,
공개특허공보 제10-2015-0090948호에는 영상복합형 해양플랜트 원격 관제 시스템(선행기술 4)이 기재되어 있다.
상기 기술들은 해양 플랜트에 대하여 원격으로 모니터링 할 수 있는 기술을 기재하고 있으나, 이를 전용하기 위한 별도의 장치로 구현하여 해양 플랜트에 설치하는 기술과 연관이 없다.
특히, 선행기술 4의 경우, 영상복합형 기술을 기재하고 있는데, 본 출원인이 제안하는 본 발명과는 영상을 이용한다는 점에서 유사할 뿐, 종합적으로 별도의 장치 내에서 분석을 마치고 이를 원격지에 제공하지 못하는 점에서 차이가 있다.
또한, 원격지로의 정보 송수신과 제어신호 수신을 위한 통신경로가 상이하므로, 악조건의 기후 속에서 통신이 원활하게 하는 것이 불가능하고, 제어를 원활하게 수행할 수 없다는 점에서도 차이가 있다고 할 수 있다.
본 발명의 목적은, 태풍, 허리케인 등과 같은 극한의 해양 환경에서 해양 자원 생산 시스템과 주변 환경을 원격지에서 모니터링할 수 있도록 해양 자원 생상 시스템에 설치되는 것으로서, 실제 계측된 값과 정상의 설계 값을 비교하고 분석하여 그 결과를 원격지로 제공함에 따라,
기존의 계측된 값만 제공받는 원격지의 엔지니어가 부족한 계측값을 기반으로 정규화 작업 후 분석 및 평가하여, 극한의 해양 환경에서의 해양 자원 생산 시스템을 이루는 부품의 피로 파괴 등을 확인하는데 소요되는 한달 이상의 시간을 단축시킬 수 있도록 하는, 원격 모니터링을 위해 해양 자원 생산 시스템에 설치되는 지능형 장치를 제공하는데 있다.
상술된 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 원격 모니터링을 위해 해양 자원 생산 시스템에 설치되는 지능형 장치는,
해양 자원 생산 시스템에 설치되고, 함체와 서브프레임을 포함하여 구성되는 지능형 장치에 있어서,
상기 함체는,
주변 환경을 계측하는 압력계, 온도계, 습도계, 풍향계 및 풍속계가 구비되고, 해양 자원 생산 시스템의 거동을 계측하기 위한 가속계 및 자이로센서가 구비되며, 태양광 충전을 위한 태양광패널이 복수 개 구비되고, 통신을 위한 위성 및 모바일 안테나와 웹 서버 연동용 안테나가 구비되며, 해양 자원 생산 시스템의 위치 확인을 위한 DGPS가 구비되고, 일반영상 및 적외선영상을 획득하거나 이미지를 획득하기 위한 패닝, 틸팅 및 줌 기능이 가능한 카메라장치가 구비되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 함체는,
2개의 배터리를 구비하되,
어느 하나의 배터리는 상기 태양광패널로부터 발전된 전력으로서 평상시 운용되는 전력을 저장하고, 다른 하나는 보조전력을 저장하여 운용됨으로써,
평상시의 전력이 운용되지 못하더라도 소정의 시간동안 보조전력을 운용할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 함체는 분석부 및 스토리지를 더 포함하되,
상기 스토리지는,
풍향계, 풍속계, 압력계, 습도계, 온도계 및 자이로센서에서 정상적으로 계측되어야 하는 계측값과 해양 자원 생산 시스템을 이루는 부품의 정상적인 형태인 '정상의 설계 값'을 미리 저장하고,
상기 분석부는,
'풍향계, 풍속계, 압력계, 습도계, 온도계 및 자이로센서에서 실제로 계측된 계측값과 카메라장치를 통해 확인된 부품의 형태인 '실제 계측된 값'과 상기 '정상의 설계 값'을 비교하여 분석하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 함체는,
위성통신 및 모바일통신을 통해 원격지와 정보를 송수신하고, 웹통신을 통해 원격지로부터 제어신호를 수신하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 서브프레임은 상기 함체와 볼트로 체결되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 원격 모니터링을 위해 해양 자원 생산 시스템에 설치되는 지능형 장치에 의하면,
첫째, 단순히 모니터링한 데이터를 육상으로 보내주는 기존의 시스템과 달리 계측된 데이터와 설계 데이터를 비교하여 현장 근무자와 육상 엔지니어가 한달 이상 기다릴 필요 없이 빠른 의사결정을 지원하는 효과를 갖고,
둘째, 불석을 위한 별도의 조직을 운영할 필요가 없는 효과를 갖으며,
셋째, 근무자에게 필요한 결과 화면을 제공하며, 분석 결과를 평가할 수 있도록 육상 엔지니어는 평가만 하면 됨으로써, 평가된 결과를 바탕으로 검사 및 정비 우선 순위를 결정할 수 있어 데이터 기반의 자산 무결성 관리를 실질적으로 지원할 수 있다.
일 실시형태로서, 본 발명을 이용하여 해양 플랜트, 석유 화학 플랜트, 발전 플랜트 내부에 사람이 없는 곳에서도 주변 환경을 모니터링하는 세이프티 포스트로 활용 가능하고, 부유식 LNG 발전 플랜트 안전 모니터링 용도로 활용 가능하며, 무인 선박 운용시 모니터링을 위한 장치로도 활용할 수 있는 장점을 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 원격 모니터링을 위해 해양 자원 생산 시스템에 설치되는 지능형 장치를 나타낸 것이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 사항은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 도면을 참조하여 설명하기에 앞서, 본 발명의 요지를 드러내기 위해서 필요하지 않은 사항 즉 통상의 지식을 가진 당업자가 자명하게 부가할 수 있는 공지 구성에 대해서는 도시하지 않거나, 구체적으로 기술하지 않았음을 밝혀둔다.
본 발명은 원격 모니터링을 위해 해양 자원 생산 시스템에 설치되는 설계-계측 비교 알고리즘 탑재 지능형 장치에 관한 것이다.
구체적으로는, 태풍, 허리케인 등과 같은 극한의 해양 환경에서 해양 자원 생산 시스템과 주변 환경을 원격지에서 모니터링할 수 있도록 해양 자원 생상 시스템에 설치되는 것으로서, 실제 계측된 값과 정상의 설계 값을 비교하고 분석하여 그 결과를 원격지로 제공함에 따라,
기존의 계측된 값만 제공받는 원격지의 엔지니어가 부족한 계측값을 기반으로 정규화 작업 후 분석 및 평가하여, 극한의 해양 환경에서의 해양 자원 생산 시스템을 이루는 부품의 피로 파괴 등을 확인하는데 소요되는 한달 이상의 시간을 단축시킬 수 있도록 하는, 원격 모니터링을 위해 해양 자원 생산 시스템에 설치되는 지능형 장치에 관한 것이다.
구체적으로는, 첨부된 도면을 통해 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 원격 모니터링을 위해 해양 자원 생산 시스템에 설치되는 지능형 장치를 나타낸 것이다.
본 발명에 따른 지능형 장치는, 해양 자원 생산 시스템에 설치되어 해양 자원 생산 시스템의 상태(거동상태)와 주변 해양 환경(풍향, 풍속 등)을 계측할 수 있고, 특히 육지에 위치한 원격지와의 통신을 위성통신 및 모바일통신 중 어느 하나로 수행함으로써 해양의 기후가 악조건이어도 통신이 가능하도록 함과 더불어, 지능형 장치의 원격지에서의 제어는 웹통신을 이용하여 가능하도록 함으로써, 기후의 악조건 속에서도 지능형 장치의 제어를 원활하게 할 수 있도록 함에 특징이 있다.
이를 위한 지능형 장치에 대하여 첨부된 도면의 도 1에 따르면, 지능형 장치는, 함체와 서브프레임을 주요하게 포함한다.
*
함체에는 태양광 충전을 위한 태양광패널(Solar Panel)이 적어도 2개 이상 구비되도록 하고, 통신을 위한 위성 및 모바일 안테나와 웹 서버 연동용 안테나가 구비된다.
또한, 해양 자원 생산 시스템의 위치 확인을 위한 DGPS(Differntial GPS, 위성 항법 장치)가 SBAS(Satellite Based Augmentation System) 기술이 적용되어 안테바 형태로 구비될 수 있는데, 이러한 DGPS 및 SBAS는 종래 다양한 기술에 적용되어 있고, 다양하게 공지된 바 있으므로 구체적인 설명은 생략할 수 있다.
또한, 지능형 장치에는 해양 주변 환경의 풍향 및 풍속을 계측하기 위한 풍향계 및 풍속계가 구비될 수 있고, 해양 자원 생산 시스템의 기울임을 계측하기 위하여 6자유도 3축 자이로센서 및 가속도계(Accelerometer)가 구비될 수 있으며, 이때, 해양 자원 생산 시스템의 기울임 계측과 DGPS를 통한 위치 계측을 통해, 해양 자원 생산 시스템의 거동상태를 확인할 수 있다. 여기에 풍향, 풍속에 따른 계측값까지 더해진다면, 보다 정확한 거동상태를 확인할 수 있을 것이다.
또한, 해양 자원 생산 시스템 주변의 해양 환경 계측을 위한 기압계, 습도계, 온도계를 센서로 구비할 수도 있다.
또한, 지능형 장치에는 해양 자원 생산 시스템을 이루는 부품의 피로 파괴를 분석하기 위한 목적으로 설치된 카메라장치가 구비될 수 있는데, 이때 상기 카메라장치는 적외선카메라, 열화상카메라 및 디지털카메라 중 선택된 어느 2개로 구현됨으로써, 해양 자원 생산 시스템에 대하여 일반/적외선 영상을 획득하거나, 캡처된 이미지를 획득할 수 있다.
이때, 카메라장치는 패닝, 틸팅 및 줌 기능이 가능하도록 구현될 수 있다.
또한, 지능형 장치의 함체에는 2개의 배터리가 구비될 수 있는데, 1개는 태양광패널을 통해 발전된 전력이 저장되고, 나머지 1개는 상시전력 또는 파력, 수력, 태양광 등에 의해 발전된 전력을 보조적으로 저장하도록 하는 것이다.
이러한 2개의 배터리를 운용함에 있어서, 평상시에는 태양광패널을 통해 발전되어 저장된 전력으로 지능형 장치가 운용되도록 하되, 주변 환경의 기후 악화로 인해 해양 자원 생산 시스템에 탑승한 근무자들이 장기간 대피하게 되는 경우, 보조적으로 저장된 나머지 배터리를 더 운용하여 전력을 충당함으로써, 기후 악화에 따라 태양광 충전이 불가능하더라도 15일 가량 전력 운용이 더 가능하도록 함에 따라, 종래에 이전에 계측되었던 정보를 기반으로 정규화시켜 분석하던 문제점을 해결할 수 있게 되는 장점이 있다.
이러한 2개의 배터리 운용은 도 1에 도시된 함체의 배터리 충전 컨트롤러와 도면에 도시되지 않았지만 배터리운용부를 포함하여 기능하도록 할 수 있다.
또한, 지능형 장치의 함체 일측으로는 설계-계측 분석 평가 소프트웨어(이하, '분석부'로 지칭)를 포함할 수 있는데, 이는 별도의 저장장치(스토리지)를 함체에 더 구비시키되, 상기 저장장치에 '풍향계, 풍속계, 압력계(기압계), 습도계, 온도계, 자이로센서 등에서 정상적으로 계측되어야 하는 계측값과 해양 자원 생산 시스템을 이루는 부품의 정상적인 형태(이하, '정상의 설계 값'으로 통칭)'을 미리 저장하도록 할 수 있다.
즉, 분석부는 '풍향계, 풍속계, 압력계(기압계), 습도계, 온도계, 자이로센서 등에서 실제로 계측된 계측값과 카메라장치를 통해 확인된 부품의 형태(이하, '실제 계측된 값'으로 통칭)'과 상기 정상의 설계 값을 비교하여 어떻게 차이가 있는지를 분석하도록 한다.
이러한 분석정보는 원격지의 관리자가 소지한 단말로 전송되도록 한다(위성통신 및 모바일통신).
이때, 분석정보란, 예를 들어 쉽게는 안정적인 해양 자원 생상 시스템의 유지를 위한 풍향, 풍속의 정상의 설계 값이 A방향으로 Bkm/h라고 하였을 때, 실제 계측된 값이 a'방향으로 b'km/h인 것에 차이가 있다는 정보일 수도 있고,
다른 일예로는, 해양 자원 생산 시스템의 부품 중 하나인 크레인의 기둥프레임이 영상 또는 캡처된 이미지로 확인하였을 때, 정상의 설계 값과 형태적 차이를 갖음에 따라 파손되었음을 나타내는 정도일 수도 있다(픽셀 기반의 분석 가능).
또한, 상술된 태양광패널은 종래 태양광패널을 적용하되, 일측에 모터, 기어 및 힌지 등의 구성조합을 통해 각도 조절이 가능하도록 하여 태양을 추적하여 충전이 가능하도록 할 수 있는데, 이는 태양광패널에서 태양을 추적하는 것은, 정해진 주기 또는 태양광에 기반한 추적 등에 대하여 다양하게 공지되고 있으므로, 구체적인 설명은 생략한다.
다만, 종래 공지된 기술과의 차이점으로는, 상술된 바와 같이 지능형 장치의 제어를 웹 기반으로 지능형 장치에 접속하여 제어할 수 있으므로, 태양광패널의 각도 조절에 대한 그래픽 유저 인터페이스(GUI)를 구현하여, 관리자가 원격지에서 단말로 웹 서버에 접속을 하여 복수 개의 태양광패널에 대한 개별 제어가 가능하도록 할 수 있다. 이를 위해 별도의 웹 서버가 존재함은 통상의 기술자에겐 자명한 것이다.
이를 통해, 해양 환경의 기후가 악조건이 되어 근무자가 철수(대피)하고, 악조건의 기후로 인해 태양광충전이 제대로 이루어지지 않더라도, GUI에 기반하여 충전상태를 확인한 관리자가 충전상태를 확인해가면서 태양광패널의 각도조절을 가능하게 하는 장점을 갖는다.
물론, 상술된 예시의 웹에 기반한 원격지 제어는 태양광패널에 대하여 예시하고 있으나, 본 명세서를 통해 예측될 수 있는 모든 제어를 GUI에 기반하여 수행할 수 있음을 이해할 수 있어야 한다.
한편, 상기 서브프레임은 함체의 하측면에 용접이 아닌 볼트 체결식으로 결합되어 해양 자원 생산 시스템의 일면에서부터 함체가 결합 고정될 수 있도록 하는 기능을 한다. 또한, 상기 서브프레임은 IP66의 등급을 만족하는 재질로 이루어질 수 있다.
이때, 볼트 체결을 위하여 서브프레임의 일측면으로는 'ㄱ'자로 절곡된 브라켓을 포함하여 브라켓과 서브프레임은 볼팅체결되거나 용접으로 일체화되도록 하고, 나머지 일면이 함체와 볼팅 체결되도록 구성할 수 있다.
이러한 상기 서브프레임은 설계 조건에 따라서는, [표 1] 및 [표 2]에 도시된 바와 같이 구성될 수 있다.
Figure PCTKR2019005382-appb-I000001
Figure PCTKR2019005382-appb-I000002
먼저, 브라켓에는 볼트가 관통되기 위한 장공이 형성되며, 상기 볼트는 나사산이 형성된 기둥영역에 고정부가 결합되도록 한다. 이를 위해, 고정부에는 볼트가 관통되는 관통홀이 형성되고, 관통홀에는 볼트의 나사산에 대응되는 나사산이 내경에 형성되도록 한다.
이때, 상기 고정부는 굴곡된 형태로서, 장공에 대하여 볼트를 기준으로 좌방하측과 우방상측에 편향되도록 위치되어 볼트에 결합된 상태로 상기 볼트와 함께 장공으로 삽입된다.
이후, 볼트를 회전시킴에 따라, 고정부도 함께 회전하면서 장공 내에서 좌방하측이 좌방상측으로 움직이고, 우방상측이 우방하측으로 움직이면서 고정되는데, 이는 볼트가 최종결합됨에 따라 볼트가 장공에 견고하게 결합되는 것을 돕게 된다.
다만, [표 2]에서 볼 수 있듯이, 볼트의 기둥영역 일측으로는 단턱이 형성되어, 볼트가 최종결합되는 경우, 단턱이 고정부 일측에 걸림에 따라 고정력이 더욱 견고해지도록 할 수도 있다.
또한, [표 1]을 참조하면, 장공 내측으로는 고정부에 해당하는 영역 외의 영역으로 액체주머니가 삽입되거나, 장공 내면에 부착되어 일체로 구성될 수 있는데, 바람직하게는 볼트체결 후, 액체주머니를 삽입하는 것이 바람직할 수 있다.
이러한 액체주머니는 내부에 액체를 수용한 상태로 밀봉된 주머니로서, 주머니의 재질은 파손되지 않는 실리콘 등의 재질로 이루어짐이 바람직하다. 또한, 액체주머니를 삽입할 때, 장공의 내면에 접착제를 실리콘용 접착제를 도포한 뒤 액체주머니를 삽입시켜 고정이 증가되도록 할 수도 있다.
이러한 구조에 의하면, 해양 자원 생산 시스템 혹은 지능형 장치에 충격이 인가되는 경우에 볼트가 고정부와 함께 장공 내에서 유동될 수 있으므로 충격은 분산시켜 완화시킬 수 있다.
다만, 볼트가 장공 내에서 쉽게 움직인다면, 해양에 설치된 해양 자원 생산 시스템에 설치된 지능형 장치의 파손도 우려될 수 있으므로, 액체주머니에 의해 볼트와 고정부의 유동을 확보하되, 탄력적인 유동으로 인해 큰 반경으로 움직이지 않도록 하고, 볼트와 고정부의 유동에 따라 액체주머니가 눌리는 경우, 내부에 수용된 액체가 팽창되었다가 다시 복귀면서 다시 볼트와 고정부를 원위치로 북귀시키려는 기능을 하게 됨에 따라, 상술된 파손의 우려를 방지할 수 있는 장점을 갖게 된다.
이러한 함체는, 유리섬유 재질로 이루어지며, 국제인증 NEMA 4X, IP66, UL 등급의 유리섬유를 이용하여 방진, 방수에 우수하고 방폭에 대해 효과를 갖도록 한다.
다만, 함체의 방폭 기능을 증진시키기 위한 목적으로, 함체는 설계 조건에 따라서 측방향에서의 단면 형태가 [표 3]과 같이 구성될 수 있다.
Figure PCTKR2019005382-appb-I000003
[표 3]을 참조하면, 함체의 단면을 나타낸 것인데, 사각박스에 있어서 일측을 파단시켜 개방시키고, 내부로 절곡시키며, 파단된 하부측의 폭을 넓혀 절곡된 면과 폭을 넓힌 단부에 스프링(황색 참조)을 복수 개 구비하여 지지되도록 구성한다. 다른 일예로서, 복수 개의 스프링 사이에 팬을 구성하여 팬이 내부에서 외부로 바람을 유동시키도록 구성할 수도 있다.
이러한 구조에 의하면, 외부의 먼지 유입을 방지할 수 있고, 내부 먼지를 배출할 수도 있으며, 함체 내부에서 발생되는 열을 방출시켜 냉각하는 효과를 갖을 수도 있고, 충격 발생시에도 충격완화는 물론, 함체 내부에 전달된 충격을 배출 분산시켜 완화를 효율적으로 할 수 있는 효과를 갖게 된다.
상기에서 도면을 이용하여 서술한 것은, 본 발명의 주요 사항만을 서술한 것으로, 그 기술적 범위 내에서 다양한 설계가 가능한 만큼, 본 발명이 도면의 구성에 한정되는 것이 아님은 자명하다.

Claims (5)

  1. 해양 자원 생산 시스템에 설치되고, 함체와 서브프레임을 포함하여 구성되는 지능형 장치에 있어서,
    상기 함체는,
    주변 환경을 계측하는 압력계, 온도계, 습도계, 풍향계 및 풍속계가 구비되고, 해양 자원 생산 시스템의 거동을 계측하기 위한 가속계 및 자이로센서가 구비되며, 태양광 충전을 위한 태양광패널이 복수 개 구비되고, 통신을 위한 위성 및 모바일 안테나와 웹 서버 연동용 안테나가 구비되며, 해양 자원 생산 시스템의 위치 확인을 위한 DGPS가 구비되고, 일반영상 및 적외선영상을 획득하거나 이미지를 획득하기 위한 패닝, 틸팅 및 줌 기능이 가능한 카메라장치가 구비되는 것을 특징으로 하는, 원격 모니터링을 위해 해양 자원 생산 시스템에 설치되는 지능형 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 함체는,
    2개의 배터리를 구비하되,
    어느 하나의 배터리는 상기 태양광패널로부터 발전된 전력으로서 평상시 운용되는 전력을 저장하고, 다른 하나는 보조전력을 저장하여 운용됨으로써,
    평상시의 전력이 운용되지 못하더라도 소정의 시간동안 보조전력을 운용할 수 있는 것을 특징으로 하는, 원격 모니터링을 위해 해양 자원 생산 시스템에 설치되는 지능형 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 함체는 분석부 및 스토리지를 더 포함하되,
    상기 스토리지는,
    풍향계, 풍속계, 압력계, 습도계, 온도계 및 자이로센서에서 정상적으로 계측되어야 하는 계측값과 해양 자원 생산 시스템을 이루는 부품의 정상적인 형태인 '정상의 설계 값'을 미리 저장하고,
    상기 분석부는,
    '풍향계, 풍속계, 압력계, 습도계, 온도계 및 자이로센서에서 실제로 계측된 계측값과 카메라장치를 통해 확인된 부품의 형태인 '실제 계측된 값'과 상기 '정상의 설계 값'을 비교하여 분석하는 것을 특징으로 하는, 원격 모니터링을 위해 해양 자원 생산 시스템에 설치되는 지능형 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 함체는,
    위성통신 및 모바일통신을 통해 원격지와 정보를 송수신하고, 웹통신을 통해 원격지로부터 제어신호를 수신하는 것을 특징으로 하는, 원격 모니터링을 위해 해양 자원 생산 시스템에 설치되는 지능형 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 서브프레임은 상기 함체와 볼트로 체결되는 것을 특징으로 하는, 원격 모니터링을 위해 해양 자원 생산 시스템에 설치되는 지능형 장치.
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