KR101935577B1 - 해상 풍력 단지 및 해저 케이블 감시 시스템 - Google Patents

해상 풍력 단지 및 해저 케이블 감시 시스템 Download PDF

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Abstract

해상 풍력 단지 및 해저 케이블 감시 시스템이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 해상에 설치된 복수의 풍력 타워를 포함하는 해상 풍력 단지의 감시 시스템은, 상기 풍력 타워에 설치되어 상기 풍력 타워에 접근하는 선박을 탐지하는 레이더, 상기 레이더와 연동되어, 상기 레이더로부터 전달받은 선박의 위치데이터를 기반으로 선박의 영상을 촬영하는 카메라 및 상기 레이더와 연동되어 경고 방송을 수행하는 오디오를 포함한다.

Description

해상 풍력 단지 및 해저 케이블 감시 시스템{SECURITY SYSTEM OF OFFFHORE WIND FARM AND SUBMARINE CABLE}
본 발명은 해상 풍력 단지 및 해저 케이블 감시 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 해상 풍력 단지에 접근하는 선박의 탐지, 추적 및 통제를 수행하기 위한 감시 시스템, 그리고 해상 풍력 단지로부터 생산되는 전력을 육상으로 송전하기 위한 해상 변전소로부터 육상 변전소까지 해저로 연결되는 해저 케이블의 손상을 방지하기 위한 해저 케이블이 포설된 주변 해상 영역으로 접근하는 선박의 탐지, 추적 및 통제를 수행하기 위한 감시 시스템에 관한 것이다.
전 세계적으로 신재생에너지에 대한 관심이 매우 높다. 이러한 신재생에너지의 하나로 풍력 발전이 각광 받고 있는 추세이다. 풍력 발전은 태양광 발전에 비하여 설치 면적이 작게 들고 평균적인 전력생산량이 높아 지속적으로 설치되고 있다.
풍력 발전의 경우 내륙이 아닌 해상에 풍력 단지를 조성하려는 노력이 계속되고 있다. 그 이유는 해상 풍력 발전이 해상을 이용함으로서 대규모 설치 공간 확보가 용이하고, 소음, 진동 등으로 인한 민원 발생을 최소화 할 수 있기 때문이다.
해상 풍력 단지는 해상에 풍력 발전기를 설치하고 생산된 전력을 해저 케이블을 통하여 육상으로 송전하게 된다. 해상 풍력 단지는 해상에 설치되기 때문에 이동하거나 정박하는 선박과 조업하는 어선 등에 의한 충돌 등 사고 위험에 항상 노출되어 있다. 또한 해저 케이블은 수면 아래에 설치되어 있으므로 해상에서 식별이 곤란하여 조업 중인 어선의 그물 또는 닻에 의하여 운용 중 손상을 입을 가능성이 매우 크고, 손상을 입었을 때 복구에 필요한 시간과 비용이 막대하다. 따라서 해상 풍력 단지에서 생산되는 전력을 육상으로 안전하게 송전하기 위한 해상 시설물과 해저 케이블의 안전성 확보는 매우 중요하다.
종래의 해상 풍력 단지 감시 시스템과 관련하여 카메라 및 오디오를 이용하여 접근 선박의 촬영 분석 및 경고 조치를 취하는 특허문헌 1의 경우, 접근 선박의 식별을 위한 별도의 분석 과정이 추가로 요구될 뿐만 아니라 야간 내지 우천시 접근 선박의 식별이 용이하지 않다. 또한, 감시 카메라의 특성상 전방위를 감시하기 위하여는 복수대의 카메라를 확보하여야 하며 20기 이상의 풍력 발전기가 설치되는 대형 풍력 단지의 경우 감시 시스템을 갖추기 위하여 복수대의 카메라 뿐만 아니라 관련 설비들이 급격히 증가하게 되어 시스템이 매우 복잡해지는 문제점이 있다.
또한, 육지로부터 약 10Km 이상 떨어진 원거리에 설치된 해상 풍력 단지의 경우 무인 감시 시스템으로 운용되어 일부 장비의 손상 내지 오류시 유지 보수에 큰 어려움이 있어 감시 시스템의 단순화 및 장비의 최소화가 필수적으로 요구된다.
해저 케이블의 손상 방지를 위한 인근 해상의 선박 감시를 위하여 위해 선박을 감시하는 특허문헌 2의 경우, 인터넷 기반 무전기를 통하여 경고 조치를 하는 것으로 무전기를 꺼두는 등의 상황에 대처하기 어려우며, 단순 오디오 방송을 통하여 경고 조치하는 것은 원거리의 위해 선박에 대한 실효성 있는 수단이 아니다.
특허문헌 1: 대한민국 공개특허문헌 제10-2015-0107911호 특허문헌 2: 대한민국 공개특허문헌 제10-2013-0104485호
본 발명의 실시예들은 해상 풍력 단지 및 해저 케이블의 손상 등을 방지하기 위하여 해상 풍력 단지 및 해저 케이블에 접근하는 선박의 탐지, 추적 및 통제를 수행하기 위한 감시 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 해상에 설치된 복수의 풍력 타워를 포함하는 해상 풍력 단지의 감시 시스템은, 상기 풍력 타워에 설치되어 상기 풍력 타워에 접근하는 선박을 탐지하는 레이더, 상기 레이더와 연동되어, 상기 레이더로부터 전달받은 선박의 위치데이터를 기반으로 선박의 영상을 촬영하는 카메라 및 상기 레이더와 연동되어 경고 방송을 수행하는 오디오를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 레이더는 서멀 레이더이며, 상기 서멀 레이더는 360° 회전하는 서멀 카메라를 포함하며, 상기 풍력 타워 주위의 360° 열화상 영상을 제공한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 레이더는 상기 풍력 타워로부터 반경 1Km 이내 거리의 선박을 탐지 및 추적하고, 상기 선박이 상기 풍력 타워로부터 반경 500m 이내로 접근시 상기 카메라 및 상기 오디오에 경보를 발생한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 카메라는 적외선(IR) 카메라이며, 주간 및 야간 상황에서 지속적인 영상 촬영이 가능하다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 오디오는 상기 풍력 타워에 설치되어 상기 풍력 타워의 전방위에 대하여 자동 또는 수동으로 경고 방송을 수행한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 풍력 타워에 접근하는 선박에 상기 풍력 타워의 위치 정보를 제공하기 위하여 상기 풍력 타워에 설치되는 AIS 또는 레이콘 중 어느 하나 이상을 더 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 레이더로부터 영상 데이터 및 영상 분석 데이터, 상기 카메라로부터 선박의 영상 데이터를 전달받아 사용자에게 표시하며, 원격지에서 상기 레이더, 상기 카메라 및 상기 오디오를 제어하는 통합 운영부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 해상에 설치된 복수의 풍력 타워를 포함하는 해상 풍력 단지 및 상기 해상 풍력 단지에서 생산된 전력을 해상 변전소로부터 육상으로 전달하는 해저 케이블의 감시 시스템은, 상기 풍력 타워에 설치되어, 상기 풍력 타워에 접근하는 선박을 탐지하는 제1 레이더; 상기 제1 레이더와 연동되어, 상기 제1 레이더로부터 전달받은 선박의 위치 데이터를 기반으로 선박의 영상을 촬영하는 제1 카메라; 및 상기 제1 레이더와 연동되어 경고 방송을 수행하는 제1 오디오를 포함하는 해상 풍력 단지 감시부 및 상기 해상 변전소에 설치되어, 상기 해저 케이블 주변 감시 구역 내 선박을 탐지하는 제2 레이더, 상기 제2 레이더로부터 전달받은 상기 선박의 위치 데이터를 기반으로 선박의 영상을 촬영하는 제2 카메라 및 상기 제2 레이더로부터 전달받은 상기 선박의 위치 데이터를 기반으로 선박을 향하여 경고 방송을 수행하는 제2 오디오를 포함하는 해저 케이블 감시부를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 레이더는 반경 20km 이상의 탐지 거리를 가지고, 유효반사면적 10m2 및 2톤 이상의 선박을 탐지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 카메라는 비주얼(visual) 카메라 및 서멀(thermal) 카메라를 포함하며, 상기 제2 카메라는 24시간 작동하되 주간이나 평상시 기후환경에서는 비주얼 카메라가 작동하도록 하고, 야간 및 악천후시에는 서멀 카메라가 작동하도록 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 오디오는 선박을 향하여 음향을 송출하는 지향성 오디오를 포함하며, 자동 또는 수동으로 경고 방송을 수행한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 해저 케이블에 접근하는 선박에 경고 방송을 송출하기 위하여 상기 해상 변전소에 설치되는 VHF를 더 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 레이더 및 상기 제2 레이더로부터 영상 데이터 및 영상 분석 데이터, 상기 제1 카메라 및 상기 제2 카메라로부터 선박의 영상 데이터를 전달받아 사용자에게 표시하며, 원격지에서 상기 제1 레이더, 상기 제2 레이더, 상기 제1 카메라, 상기 제2 카메라, 상기 제1 오디오 및 상기 제2 오디오를 제어하는 통합 운영부를 포함한다.
본 발명의 실시예들은 해상 풍력 단지 및 해저 케이블 감시 시스템에 있어서 육지에서 약 10Km 이상 원거리에 설치되는 해상 풍력 발전 단지의 손상 등을 방지하고 해상 변전소로부터 육지 변전소로의 송전을 위한 해저 케이블의 손상을 방지할 수 있다.
해상 풍력 단지의 풍력 타워 상에 설치되어 전방위를 탐지할 수 있는 레이더를 이용하여 카메라와 연동하여 선박의 영상을 촬영함으로써 요구되는 장비의 수를 줄일 수 있어 효율적인 감시가 가능하다.
또한, 해상 변전소 상에 설치된 레이더를 통하여 해저 케이블이 포설된 감시 영역 전체를 탐지하고 이와 연동된 카메라로 선박의 영상을 촬영하고 지향성 오디오를 통하여 해당 선박에 대하여만 경고 방송이 가능하여 효율적인 감시 및 통제가 가능하다.
또한, 해저 케이블에 위해를 가할 수 있는 선박을 선별하기 위한 특정 알고리즘을 통하여 모든 선박에 대하여 경고 조치를 취하는 것 대비 효율적인 통제가 가능하다.
또한, 해상 풍력 단지 상에 설치되는 해상 풍력 단지 감시부, 해상 변전소 상에 설치되는 해저 케이블 감시부 및 육지에 설치되는 통합 운영부를 이중화 링형 네트워크로 구성하여 네트워크의 장해시 고속으로 절체할 수 있으며 원격에서 해상 풍력 단지 감시부 및 해저 케이블 감시부의 제어 및 유지 보수가 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 풍력 단지 및 해저 케이블 감시 시스템을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 풍력 단지 및 해저 케이블 감시 시스템을 설명하기 위한 설비의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 풍력 단지 감시 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 풍력 단지 감시부를 설명하기 위한 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 해저 케이블 감시부가 설치되는 해상 변전소를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 해저 케이블 감시부를 설명하기 위한 구성도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 통합 운영부를 설명하기 위한 구성도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 풍력 단지 및 해저 케이블 감시 시스템에 따른 선박의 감시 및 통제 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 풍력 단지 및 해저 케이블 감시 시스템을 설명하기 위한 개념도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 풍력 단지 및 해저 케이블 감시 시스템을 설명하기 위한 설비의 구성도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 해상 풍력 단지 및 해저 케이블 감시 시스템은, 해상 풍력 단지 감시부(1000), 해저 케이블 감시부(2000) 및 통합 운영부(3000)를 포함한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 풍력 단지 감시 시스템을 설명하기 위한 도면이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 풍력 단지 감시부를 설명하기 위한 구성도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 해상 풍력 단지 감시부(1000)는 해상에 설치된 복수의 풍력 타워(T)를 포함하는 해상 풍력 단지를 감시하며, 상기 해상 풍력 단지 감시부(1000)는 제1 레이더(1100), 제1 카메라(1200) 및 제1 오디오(1300)를 포함한다.
상기 해상 풍력 단지는 복수의 풍력 타워(T)를 포함하되, 예를 들어, 20기 이상의 풍력 타워(T)를 포함할 수 있다. 이때에, 상기 풍력 단지 감시부(1000)는 상기 해상 풍력 단지의 적절한 감시를 위하여 복수의 풍력 타워(T) 중 하나 이상에 설치될 수 있으며 사각 지역을 최소화 하기 위하여 적어도 4기 이상, 바람직하게는 8기에 설치될 수 있다.
상기 제1 레이더(1100)는 상기 풍력 타워(T)에 설치되어, 상기 풍력 타워(T)에 접근하는 선박을 탐지한다.
예를 들어, 상기 제1 레이더(1100)는 서멀 레이더이며, 설치된 상기 풍력 타워(T)의 주변 전방위를 탐지한다. 이때, 상기 풍력 타워(T)로부터 반경 1Km 이상을 탐지하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 서멀 레이더는 360° 회전하는 서멀 카메라를 포함하며, 상기 풍력 타워(T) 주위의 360° 열화상 영상을 제공할 수 있다. 상기 서멀 카메라는 주야간 및 환경 영향(안개, 연기) 등에 따른 조도 변화 및 무광원 환경에서도 지속적인 열화상 영상을 제공할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 레이더(1100)는 영상 분석 장치를 더 포함할 수 있으며, 상기 풍력 타워(T) 주위의 360°범위에 대한 감시 구역 설정이 개별적으로 가능하다. 이와 같은 감시 구역 설정은 상기 풍력 단지 감시부(1000)가 설치된 위치에 대응하여, 감시가 불필요한 영역이 있는 경우 제외 영역으로 설정하고 감시가 필요한 영역은 감시 영역으로 설정할 수 있다.
상기 제1 레이더(1100)는 탐지 영역을 복수의 섹션으로 분할하여 접근 선박을 탐지한다. 예를 들어, 360°의 감시 구역을 1 섹션당 22.5°로 설정하여 총 16개의 섹션으로 분할하여 감시할 수 있다.
상기 제1 카메라(1200)는 상기 제1 레이더(1100)와 연동되어, 상기 제1 레이더(1100)로부터 전달받은 선박의 위치 데이터를 기반으로 선박의 영상을 촬영한다.
상기 제1 레이더(1100)는 감시 중 일 섹션에 선박 탐지시, 상기 풍력 타워(T)로부터 기설정된 거리 이내로 접근시 경보를 발생시킬 수 있으며, 이와 연동된 상기 제1 카메라(1200)의 프리셋(preset)이 동작하여 상기 풍력 타워(T)로 접근하는 선박의 움직임을 추적하고 영상을 촬영한다.
예를 들어, 상기 제1 레이더(1100)의 탐지 영역인 상기 풍력 타워(T)로부터 1Km 이내 거리로 선박이 접근시, 상기 제1 레이더(1100)는 상기 제1 카메라(1200)에 경보를 발생하며, 상기 제1 카메라(1200)는 경보 발생시 프리셋이 동작하여 해당 선박의 영상을 촬영한다.
상기 제1 카메라(1200)는 적외선(IR) 카메라이며, 주간 및 야간 상황에서 지속적인 영상 촬영이 가능하다. 상기 제1 카메라(1200)는 60°이상의 화각을 가지는 것이 바람직하다.
상기 제1 카메라(1200)는 고해상도의 원거리 표적 영상을 촬영하기 위하여 줌 렌즈를 포함하며, 예를 들어, 광학 30배 이상, 디지털 16배 이상의 성능을 가지는 것이 바람직하다.
상기 제1 오디오(1300)는 상기 제1 레이더(1100)와 연동되어 경고 방송을 수행한다. 상기 제1 오디오(1300)는 상기 풍력 타워(T)에 설치되어 상기 풍력 타워(T)의 전방위에 대하여 자동 또는 수동으로 경고 방송을 수행할 수 있다.
예를 들어, 선박이 상기 풍력 타워(T)로부터 500m 이내로 접근시 상기 제1 레이더(1100)는 상기 제1 오디오(1300)에 경보를 발생하며, 이에 즉각 자동으로 경고 방송을 수행할 수 있다. 이와 달리, 통합 운영부(3000)에서 사용자의 제어의 의하여 수동으로도 경고 방송이 가능하다.
상기 해상 풍력 단지 감시부(1000)는 상기 풍력 타워(T)에 접근하는 선박에 상기 풍력 타워(T)의 위치 정보를 제공하기 위하여 상기 풍력 타워(T)에 설치되는 AIS 또는 레이콘 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 AIS는 GPS를 내장하고 있어, 이의 설치 위치, 즉 상기 풍력 타워(T)의 위치 정보를 접근 선박에게 제공할 수 있다.
상기 레이콘(RACON)은 레이더 신호에 응답하여 상기 풍력 타워(T)의 위치 정보를 접근 선박에게 식별 부호를 발신하여 상기 풍력 타워(T)의 위치를 제공한다.
상기 해상 풍력 단지 감시부(1000)는 비디오 연동장치(Video Interlocking Device)를 포함하며, 비디오 연동장치는 상기 제1 레이더(1100)의 열화상 영상을 Onvif 프로토콜 변환하여 네트워크를 통하여 상기 통합 운영부(3000)의 비디오 처리부(Video Processor)와 같은 영상처리 장치에 스트리밍한다.
상기 해상 풍력 단지 감시부(1000)는 로컬전원장치(Local Power Control)를 포함하며, 상기 제1 레이더(1100), 상기 제1 카메라(1200), 상기 제1 오디오(1300) 등 상기 해상 풍력 단지 감시부(1000)의 장비에 전원을 공급한다.
상기 해상 풍력 단지 감시부(1000)는 상기 해상 풍력 단지 감시부(1000), 해저 케이블 감시부(2000) 및 통합 운영부(3000)를 이중화 링형 네트워크로 구성하기 위하여 링형 광스위치를 포함한다. 상기 링형 광스위치는 모듈형(module type)으로서 광 케이블을 통하여 네트워크를 링형으로 구성하며, 통합 운영부(3000)로 카메라 영상 및 기타 신호들을 실시간으로 전송하고 각종 제어 신호들을 전달 받는다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 해저 케이블 감시부가 설치되는 해상 변전소를 나타내는 도면이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 해저 케이블 감시부를 설명하기 위한 구성도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 해저 케이블 감시부(2000)는 상기 해상 풍력 단지(1000)에서 생산된 전력을 해상 변전소(2000)로부터 육상으로 전달하는 해저 케이블(SC, submarine cable)을 감시하며, 제2 레이더(2100), 제2 카메라(2200) 및 제2 오디오(2300)를 포함한다.
상기 제2 레이더(2100)는 상기 해상 변전소(2000)에 설치되어, 상기 해저 케이블(SC) 주변 감시 구역(SA) 내 선박을 탐지한다.
즉, 상기 제2 레이더(2100)는 상기 해저 케이블(SC)가 포설된 구간(해상 변전소~육상 변전소)을 감시하기 위하여 해상 변전소 상에 설치되며 마이크로파를 방사하여 특정 물표에 반사되어 오는 신호를 수신기를 통하여 입력 받아 탐지 신호를 레이더 처리부(2400, Radar Processor)에 전송하는 장치이다.
예를 들어, 상기 제2 레이더(2100)는 반경 20km 이상의 탐지 거리를 가지며, 적어도 유효반사면적 15m2 또는 2톤 이상의 선박을 90% 이상의 확률로 탐지할 수 있다. 상기 제2 레이더(2100)는 1000개 이상의 선박을 동시에 추적이 가능하다.
상기 제2 카메라(2200)는 상기 제2 레이더(2100)로부터 전달받은 상기 선박의 위치 데이터를 기반으로 선박의 영상을 촬영한다.
상기 제2 카메라(2200)는 비주얼(visual) 카메라 및 서멀(thermal) 카메라를 포함하며, 상기 제2 카메라(2200)는 24시간 작동하되 주간이나 평상시 기후환경에서는 비주얼 카메라가 작동하도록 하고, 야간 및 악천후시에는 서멀 카메라가 작동하도록 할 수 있다.
예를 들어, 상기 비주얼 카메라 및 상기 서멀 카메라는 모두 24시간 작동하며, 따라서, 야간 및 악천후에 상기 비주얼 카메라로 해당 선박의 영상을 확인하기 어려운 경우 상기 서멀 카메라를 통하여 해당 선박의 영상을 확인할 수 있다.
상기 제2 오디오(2300)는 상기 제2 레이더(2100)로부터 전달받은 상기 선박의 위치 데이터를 기반으로 선박을 향하여 경고 방송을 수행한다.
상기 제2 오디오(2300)는 선박을 향하여 음향을 송출하는 지향성 오디오를 포함한다. 상기 제2 오디오(2300)는 선박을 향하여 자동 또는 수동으로 경고 방송을 수행할 수 있다.
또한, 상기 제2 오디오(2300)는 360° 전방위로 회전이 가능하여 해저 케이블(SC)에 접근하는 위해 선박이라고 판단되는 경우 상기 제2 레이더(2100)로부터 전달받은 상기 선박의 위치 데이터를 기반으로 회전하여 경고 방송이 가능하다. 예를 들어, 상기 제2 오디오(2300)는 송출되는 음향은 3Km 이상 송출될 수 있으며, 바람직하게는 5Km 이상 송출될 수 있다.
예를 들어, 상기 지향성 오디오의 일측에 설치되어 지향하고 있는 방향을 확인하기 위한 타겟 카메라 및 야간 및 악천후시 상기 타겟 카메라의 영상을 유효하게 조명하기 위한 빔 조명(beam light)을 포함할 수 있다.
상기 해저 케이블 감시부(2000)는 레이더 처리부(2400)를 포함하며, 상기 레이더 처리부(2400)는 상기 제2 레이더(2100)으로부터 탐지 신호, 즉 상기 선박의 위치 데이터를 전송받아 이를 분석 처리하고 후술할 통합 운영부(3000)의 레이더 운영 서버로 전송한다. 이에 따라, 물표의 생성, 추적 및 번호를 부여한다. 또한, 상기 레이더 처리부(2400)는 선박의 식별 정보를 표시하며, 해면 클러터 및 빗방울 클러터 등과 같은 불필요한 반사파를 제거할 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 감시 구역(SA) 이외에 불필요한 구역을 마스킹 처리할 수 있다. 또한, 상기 레이더 처리부(2400)는 1,000개 이상의 선박을 추적이 가능하다.
상기 해저 케이블 감시부(2000)는 상기 해저 케이블(SC)에 접근하는 선박에 경고 방송을 송출하기 위하여 상기 해상 변전소(2000)에 설치되는 VHF(2500)를 포함한다. 또한, 상기 해저 케이블 감시부(2000)는 VHF 원격제어기를 더 포함하며, 이를 통해 원격지에서 네트워크를 통하여 상기 VHF(2500)의 채널 변경, PTT 제어, 오디오 송수신 등을 제어할 수 있다.
상기 해저 케이블 감시부(2000)는 비디오 스트리밍 장치(Video Streaming Device)를 포함하며, 비디오 스트리밍 장치는 상기 제2 카메라(2200)의 비주얼 및 서멀 영상을 Onvif 프로토콜 변환하여 네트워크를 통하여 상기 통합 운영부(3000)의 비디오 처리부(Video Processor)와 같은 영상처리 장치에 스트리밍한다.
상기 해저 케이블 감시부(2000)는 로컬전원장치(Local Power Control)를 포함하며, 상기 제2 레이더(2100), 상기 제2 카메라(2200), 상기 제2 오디오(2300) 등 상기 해저 케이블 감시부(2000)의 장비에 전원을 공급한다.
상기 해저 케이블 감시부(2000)는 상기 해상 풍력 단지 감시부(1000), 해저 케이블 감시부(2000) 및 통합 운영부(3000)를 이중화 링형 네트워크로 구성하기 위하여 링형 광스위치를 포함한다. 상기 링형 광스위치는 랙형(rack type)으로서 광 케이블을 통하여 네트워크를 링형으로 구성하며, 통합 운영부(3000)로 카메라 영상 및 기타 신호들을 실시간으로 전송하고 각종 제어 신호들을 전달 받는다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 통합 운영부를 설명하기 위한 구성도이다.
도 7을 참조하면, 상기 통합 운영부(3000)는 상기 제1 레이더(1100) 및 상기 제2 레이더(2100)로부터 영상 데이터 및 영상 분석 데이터, 상기 제1 카메라(1200) 및 상기 제2 카메라(2200)로부터 선박의 영상 데이터를 전달받아 사용자에게 표시한다. 또한 상기 통합 운영부(3000)는 원격지에서 상기 제1 레이더(1100), 상기 제2 레이더(2100), 상기 제1 카메라(1200), 상기 제2 카메라(2200), 상기 제1 오디오(1300) 및 상기 제2 오디오(2300)를 제어하기 위한 레이더 운영 서버(Radar Operating Server)를 포함한다.
상기 통합 운영부(3000)는 상기 해상 풍력 단지 감시부(1000), 해저 케이블 감시부(2000) 및 통합 운영부(3000)를 이중화 링형 네트워크로 구성하기 위하여 링형 광스위치를 포함한다. 상기 링형 광스위치는 랙형(rack type)으로서 광 케이블을 통하여 네트워크를 링형으로 구성하며, 통합 운영부(3000)로 카메라 영상 및 기타 신호들을 실시간으로 전달 받으며 각종 제어 신호들을 전송한다. 상기 링형 광스위치는 이중화 링을 지원하여 네트워크 장애 발생시, 50ms 이내로 유요한 경로를 재검색하여 복구 타임을 제공할 수 있다.
예를 들어, 상기 통합 운영부(3000)는 카메라 영상 및 데이터 저장 등이 가능한 영상 처리 스토리지로서 비디오 프로세서(Video Processor)를 포함하며, 안정성 확보를 위하여 RAID6로 구성된다.
상기 통합 운영부(3000)는 전원 분배 장치(Power Control)를 포함하며, 상기 통합 운영부(3000)에 설치된 서버 및 장치 등의 전원을 공급한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 풍력 단지 및 해저 케이블 감시 시스템에 따른 선박의 감시 및 통제 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
상기 통합 운영부(3000)에 설치된 상기 레이더 운영 서버는 상기 레이더 처리부(2400)으로부터 제공받은 데이터를 기반으로, 즉 상기 레이더 처리부(2400)는 상기 제2 레이더(2100)로부터 상기 선박의 위치 데이터를 전송받아 상기 감시 구역(SA) 내 선박의 위치 데이터를 상기 제2 카메라(2200) 및 상기 제2 오디오(2300)에 전송하여 상기 제2 레이더(2100), 상기 제2 카메라(2200) 및 상기 제2 오디오(2300)를 연동한다. 이와 달리, 상기 레이더 처리부(2400)은 상기 해상 변전소 상에 설치되거나 후술할 통합 운영부(3000)에 설치되어 네트워크로 연결될 수 있다.
예를 들어, 상기 감시 구역(SA)은 상기 해저 케이블(SC)의 해상 좌우측 1Km씩 이내 거리의 영역으로 설정된다.
상기 레이더 운영 서버는 디지털 맵 및 전자 해도와 연동하며, 디지털 맵 상에 감시 구역 및 규칙을 설정할 수 있다.
예를 들어, 상기 레이더 운영 서버는 디지털 맵 상에 감시 구역(SA)을 설정하고, 감시 구역(SA) 내 선박의 생성, 추적 및 번호를 부여하고 선박의 속도, 방향 및 항해 경로를 표현할 수 있다. 또한, 상기 레이더 처리부(2400)는 선박의 식별 정보를 표시할 수 있다.
예를 들어, 상기 레이더 운영 서버는 상기 감시 구역(SA) 내 선박의 움직임이 기설정 시간 동안의 평균 속도가 기설정 속도 이하인 경우 상기 기설정 시간 경과시 상기 선박을 위해 선박으로 판별하고 상기 제2 카메라(2200) 및 상기 제2 오디오(2300)에 경보를 발생할 수 있다.
도 8을 참조하면, 해저 케이블 감시부(2000)의 제2 레이더(2100)의 탐색 데이터를 기반으로 레이더 처리부(2400) 및 레이더 운영 서버를 통하여 감시 구역 내 선박의 진입 여부를 판단한다. 이때에, 감시 구역 내 선박의 진입 정보를 제2 카메라(2200)에 전달하여 진입 선박에 대한 영상을 획득할 수 있다.
이후, 예를 들어, 지속적인 감시를 통하여 5분간 선박의 운항 정보를 획득하고, 5분 이후에도 동일한 감시 구역 내 위치하고 5분 동안 평균 속도가 2노트 이하인 경우 위해 선박으로 판별하여 레이더 경고 정보 및 위치 데이터를 제2 오디오(2300)에 전송하여 경고 조치하며, VHF 방송도 동시에 수행한다.
이와 달리, 감시 구역 내 선박이 5분 이후 감시 구역을 벗어난 경우, 향후 5분 이내 재진입 여부를 추적 감시하며, 재진입시 상기와 동일하게 5분 동안의 평균 속도를 기반으로 위해 선박 여부를 판별하여 상기와 동일하게 경고 조치를 수행한다.
또 이와 달리, 5분 동안 평균 속도가 2노트 이상인 경우 향후 20분간 선박의 운항 정보를 지속적으로 추적 감시하며, 향후 20분 후에도 선박이 동일한 감시 구역 내에 존재하는 경우 위해 선박으로 판별하여 상기와 동일하게 경고 조치를 수행한다.
상술한 바에 있어서, 본 발명의 예시적인 실시예들을 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경 및 변형이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
1000: 해상 풍력 단지 감시부 1100: 제1 레이더
1200: 제1 카메라 1300: 제1 오디오
2000: 해저 케이블 감시부 2100: 제2 레이더
2200: 제2 카메라 2300: 제2 오디오
2400: 레이더 처리부 3000: 통합 운영부

Claims (13)

  1. 해상에 설치된 복수의 풍력 타워를 포함하는 해상 풍력 단지 및 상기 해상 풍력 단지에서 생산된 전력을 해상 변전소로부터 육상으로 전달하는 해저 케이블의 감시 시스템에 있어서,
    상기 풍력 타워에 설치되어, 상기 풍력 타워에 접근하는 선박을 탐지하는 제1 레이더, 상기 제1 레이더와 연동되어, 상기 제1 레이더로부터 전달받은 선박의 위치 데이터를 기반으로 선박의 영상을 촬영하는 제1 카메라 및 상기 제1 레이더와 연동되어 경고 방송을 수행하는 제1 오디오를 포함하는 해상 풍력 단지 감시부;
    상기 해상 변전소에 설치되어, 상기 해저 케이블 주변 감시 구역 내 선박을 탐지하는 제2 레이더, 상기 제2 레이더로부터 전달받은 상기 선박의 위치 데이터를 기반으로 선박의 영상을 촬영하는 제2 카메라, 상기 제2 레이더로부터 전달받은 상기 선박의 위치데이터를 기반으로 선박을 향하여 경고 방송을 수행하는 제2 오디오 및 상기 제2 레이더로부터 전달받은 상기 선박의 위치데이터를 전송받아 이를 분석처리하는 레이더 처리부를 포함하는 해저 케이블 감시부; 및
    상기 제1 레이더 및 상기 제2 레이더로부터 영상 데이터 및 영상 분석 데이터, 상기 제1 카메라 및 상기 제2 카메라로부터 선박의 영상 데이터를 전달받아 사용자에게 표시하며, 원격지에서 상기 제1 레이더, 상기 제2 레이더, 상기 제1 카메라, 상기 제2 카메라, 상기 제1 오디오 및 상기 제2 오디오를 제어하기 위한 레이더 운영 서버를 포함하는 통합 운영부를 포함하고,
    상기 제2 오디오는 선박을 향하여 음향을 송출하고, 자동 또는 수동으로 경고 방송을 수행하는 지향성 오디오를 포함하며,
    상기 레이더 운영 서버는 상기 레이더 처리부으로부터 제공받은 위치데이터를 기반으로, 상기 감시 구역 내 선박의 위치 데이터를 전송하여 상기 제2 레이더, 상기 제2 카메라 및 상기 제2 오디오를 연동하며,
    상기 레이더 운영 서버는 상기 감시 구역 내 선박의 움직임을 감시하며,
    기설정 시간 동안 선박의 운항 정보를 획득하고 기설정 시간 이후에도 동일한 감시 구역 내 위치하고 기설정 시간 동안 평균 속도가 기설정 속도 이하인 경우 위해 선박으로 판별하여 경고 조치하며,
    선박이 기설정 시간 이후 감시 구역을 벗어난 경우 향후 기설정 시간 이내 재진입 여부를 추적 감시하며 감시 구역 내 재진입시 기설정 시간 동안 선박의 운항 정보를 획득하여 기설정 시간 이후에도 동일한 감시 구역 내 위치하고 기설정 시간 동안 평균 속도가 기설정 속도 이하인 경우 위해 선박으로 판별하여 경고 조치하며,
    선박이 기설정 시간 동안 평균 속도가 기설정 속도 이상인 경우 향후 기설정 시간 동안 선박의 운항 정보를 지속적으로 추적 감시하여 향후 기설정 시간 후에도 선박이 동일한 감시 구역 내에 존재하는 경우 위해 선박으로 판별하여 경고 조치하는 해상 풍력 단지 및 해저 케이블 감시 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 레이더 운영 서버는 상기 감시 구역 내 선박의 움직임을 감시하며,
    5분간 선박의 운항 정보를 획득하고 5분 이후에도 동일한 감시 구역 내 위치하고 5분 동안 평균 속도가 2노트 이하인 경우 위해 선박으로 판별하여 경고 조치하며,
    선박이 5분 이후 감시 구역을 벗어난 경우 향후 5분 이내 재진입 여부를 추적 감시하며 감시 구역 내 재진입시 5분간 선박의 운항 정보를 획득하여 5분 이후에도 동일한 감시 구역 내 위치하고 5분 동안 평균 속도가 2노트 이하인 경우 위해 선박으로 판별하여 경고 조치하며,
    선박이 5분 동안 평균 속도가 2노트 이상인 경우 향후 20분 간 선박의 운항 정보를 지속적으로 추적 감시하여 향후 20분 후에도 선박이 동일한 감시 구역 내에 존재하는 경우 위해 선박으로 판별하여 경고 조치하는 것을 특징으로 하는 해상 풍력 단지 및 해저 케이블 감시 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 카메라는 적외선(IR) 카메라이며, 주간 및 야간 상황에서 지속적인 영상 촬영이 가능하고,
    상기 제2 카메라는 비주얼(visual) 카메라 및 서멀(thermal) 카메라를 포함하며, 상기 제2 카메라는 24시간 작동하되 주간이나 평상시 기후환경에서는 비주얼 카메라가 작동하도록 하고, 야간 및 악천후시에는 서멀 카메라가 작동하도록 하며,
    상기 제1 오디오는 상기 풍력 타워에 설치되어 상기 풍력 타워의 전방위에 대하여 자동 또는 수동으로 경고 방송을 수행하고,
    상기 제2 오디오는 상기 지향성 오디오의 일측에 설치되어 지향하고 있는 방향을 확인하기 위한 타겟 카메라 및 야간 및 악천후시 상기 타겟 카메라의 영상을 유효하게 조명하기 위한 빔 조명을 포함하는 것을 특징으로 하는 해상 풍력 단지 및 해저 케이블 감시 시스템.
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