KR102398455B1

KR102398455B1 - Ems시뮬레이션 시스템

Info

Publication number: KR102398455B1
Application number: KR1020190156540A
Authority: KR
Inventors: 이수태; 이수규; 천상규; 이정현
Original assignee: 주식회사 파나시아
Priority date: 2019-11-29
Filing date: 2019-11-29
Publication date: 2022-05-17
Also published as: KR20210068179A

Abstract

본 발명은 EMS시뮬레이션 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 선박 등에 탑재되는 EMS의 테스트 및 개발을 위해 사용되는 EMS시뮬레이션 시스템을 통합적으로 테스트하는 경우 시뮬레이션에 많은 데이터와 부하가 발생하여 특별히 구비되는 하드웨어에 의해서만 구동이 가능한 문제점에 대하여, 가상선박을 모의하는 시뮬레이터별로 함수화하고, 연산주기를 통신속도에 부합하게 조정함으로써 PC 등의 하드웨어에서도 구현이 가능한 EMS시뮬레이션 시스템에 관한 것이다.

Description

EMS시뮬레이션 시스템{EMS Test System}

다양한 임무수행을 목적으로 하는 선박, 예컨대, 드릴링 선박, LNG선박, 유조선에는 이들의 동적 위치를 설정하고 유지하는 동적 위치설정 제어시스템(Dynamic Positioning System: DP 시스템), 선박에 사용되는 각종 전력소비장치들의 전력소비를 관장하는 전력관리시스템(PMS)(Power Management System), 선박모니터링 시스템(VMS, Vessel Monitoring System), 연료가스공급시스템(FGSS, Fuel Gas Supply System) 등과 같은 다양한 에너지소비시스템(이하, '장비'라 칭한다)이 사용되고 있다.

이에, 이들 장비들의 현재 에너지 소비를 적절하게 조절하고,각 장비의 에너지 소비 효율을 진단/효율 향상 방안 제시 등을 담당하는 에너지관리시스템(EMS, Energy Management System)이 이들 선박에 탑재된다.

EMS는 선박에 장착된 장비들의 에너지 사용 감시/사용효율을 조절함으로서 과다한 에너지소비 등으로 인한 정전(Blackout)을 방지하고 에너지 효율을 개선할 수 있는 방안을 피드백하는 시스템이다. 특히, 먼 해양에서 운항하는 선박과 같은 특수한 환경에서, EMS는 선박의 안전 및 임무 완성과 밀접히 관련되어 매우 중요한 역할을 수행하고 있다. 일반적으로 EMS는 PMS, VMS, DPS 등과 연결되어 이들을 관리하게 된다. 그이외에도 SPT(Steering, Propulsion and Trust), Duel Fuel Engine, Cargo Handling 등과도 연결된다.

이와 같은 EMS는 선박의 운항에 필수적인 시스템이기에, EMS의 이상발생은 선박 운항과 안전에 중대한 영향을 주게 된다. 따라서, EMS에 대하여 사전적 진단이 무엇보다도 중요한다. 사전적 진단은 EMS가 선박에 탑재되기 전에 시뮬레이션을 통해 이상여부를 사전적으로 점검하는 것인데, 이를 위해서는 EMS는 선박의 다양한 장비에서 방대한 정보를 수집해야 하기 때문에, 다양한 장비들에 대한 모델링이 선행되어야 하는 어려움이 있다.

특허문헌 1(한국등록특허공보 제10-1783150호)의 경우 하드웨어를 기반으로 하는 PMS HILs에 관한 특허문헌인데, 도 1에 도시된 특허문헌 1과 같은 종래의 PMS를 테스트하는 시스템은 Matlab Simulink를 사용하기 위하여 RealTime OS를 사용하게 된다. 이를 구동하기 위해 고가의 실시간 하드웨어를 이용하여 테스트가 이루어지도록 함으로써, PMS HIL 테스트 비용이 비쌀 수밖에 없다는 문제점이 존재한다. 또한 MATLAB에서 제공하는 라이브러리 모델을 이용하여 분석을 할 시 마이크로세컨드(㎲) 단위의 Time Step이 요구되어 일반적인 하드웨어로는 구동이 불가능한 문제점이 있다. 이는 MATLAB 및 HIL 시뮬레이터에서의 연산이 마이크로세컨드(㎲) 단위인 점과 시뮬레이션된 전력계통을 한번에 분석 및 연산하는 것에서 기인한다.

또한, 이러한 시뮬레이션이 전력을 생산하고 분배하는 PMS에 대해서만 국한되어 있어 선박에 사용되는 전체 에너지 관리에 대한 EMS를 시뮬레이션할 수는 없다는 문제도 있다.

이에 따라 시뮬레이션의 구동이 간단하여 일반적인 하드웨어에서도 실행이 가능하고, 선박의 전체적인 에너지 관리요소인 선박의 거동, 항해통신 장비, 전력분석에 사용되는 에너지를 통합적으로 관리가 가능하며, 예상되지 못한 다양한 이벤트에서도 용이하게 EMS를 테스트할 수 있는 EMS시뮬레이션 시스템이 요구된다.

한국등록특허공보 제10-1783150호(2017.09.22)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로,

본 발명의 목적은, 적어도 하나 이상의 EMS와 연결되어 가상의 에너지 소비계통을 모의하여 EMS를 테스트하도록 구비되며, 하달된 명령에 따라 적어도 하나 이상의 에너지 소비계통이 동적으로 결합하여 가상의 에너지 사용상황을 시뮬레이션하는 시뮬레이터부, 모델링된 에너지 소비계통을 함수화하여 데이터를 연산하는 연산부 및 상기 시뮬레이터부에서 수행되는 시뮬레이션의 파라미터를 제어하는 컨트롤러를 포함하여 EMS를 테스트할 수 있는 EMS시뮬레이션 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 상기 시뮬레이터부는 복수의 시뮬레이터로 구성되되, 선박의 전력계통을 모델링하고 전력사용을 모의하는 전력모의부, 선박의 상태와 거동을 모델링하고 가상선박의 운동을 해석하는 선박모의부 및 선박에 탑재되는 센서를 모의하는 센서모의부를 포함하여 가상선박의 에너지 소비를 시뮬레이션하는 EMS시뮬레이션 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 따른 목적은, 상기 시뮬레이터부는 제어명령을 입력받고 시뮬레이션 결과를 EMS로 전송하도록 구비되는 변수조정부를 더 포함하고, 상기 변수조정부는 컨트롤러 및/또는 EMS에서 하달되는 명령을 선택적으로 시뮬레이션하도록 전송하는 입력 조정모듈을 포함하여 필요에 따라 다른 파라미터로 EMS를 테스트하는 EMS시뮬레이션 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기 전력모의부는 가상선박의 전력계통을 모델링하는 전력계통 모델링모듈, 제어명령에 따라 전력생산을 모의하는 전력생산 모의모듈, 상기 전력생산 모의모듈에서 생산된 전력을 전달받아 전력소비를 모의하는 전력소비 모의모듈 및 상기 전력생산 모의모듈에서 생산되는 전력을 상기 전력소비 모의모듈로 전달하여 시뮬레이션 환경에서 전력분배를 모의하는 전력분배 모의모듈을 포함하여 전력계통을 시뮬레이션하는 EMS시뮬레이션 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 선박모의부는 실제선박이 유체와 접하고 있는 선체 최외곽의 외판을 모델링하여 가상선박을 모의하는 선박모델링모듈, 상기 가상선박에 작용하는 가상환경요소를 구성하는 외력계산모듈 및 상기 가상선박에 상기 가상환경요소 및 가상추력장치에 의한 추력이 작용할 때 상기 가상선박의 운동을 해석하여 상기 가상선박의 변경된 위치정보를 계산하는 운동해석모듈을 포함하여 선박의 운동을 시뮬레이션하는 EMS시뮬레이션 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 센서모의부는 가상선박의 위치를 모의하기 위해 위치센서를 프로그래밍하는 위치센서모의모듈과, 가상선박의 각속도를 모의하기 위해 회전센서를 프로그래밍하는 회전센서모의모듈과. 가상선박의 항로상에서의 기울기 정보를 모의하기 위해 기울기센서를 프로그래밍하는 기울기센서 모의모듈을 포함하여 해상 상황에 따른 선박의 상호작용을 시뮬레이션하는 EMS시뮬레이션 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기 시뮬레이터부는 연산부로 시뮬레이션에 따른 파라미터를 전송하고 연산된 데이터를 전송받으며, 상기 연산부는 모델링된 상기 에너지 소비계통을 함수화하는 함수화모듈 및 함수화된 에너지 소비계통에 파라미터를 적용하여 데이터를 연산하는 연산모듈을 포함하여 전력계통을 구성하는 시뮬레이터별로 함수화하여 EMS를 테스트하는 EMS시뮬레이션 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기 함수화모듈은 모델링된 상기 에너지 소비계통을 시뮬레이터별로 함수화하여 데이터 연산의 부하를 줄이는 EMS시뮬레이션 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기 연산모듈은 연산주기가 15ms 내지 50ms이고, 바람직하게는 20ms가 되도록 하여 PC 등의 일반 하드웨어에서도 시뮬레이션이 가능한 EMS시뮬레이션 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 연산부는 연산결과를 배열화하여 저장하는 사전저장모듈을 더 포함하고, 함수화된 에너지 소비계통에 파라미터를 적용하여 상기 연산모듈에서 데이터를 연산 시 연산속도가 연산주기보다 클 경우 상기 사전저장모듈을 통해 배열로 저장된 연산데이터를 출력하도록 하여 연산속도가 통신속도보다 느리지 않도록 하여 실시간으로 연산데이터를 확인할 수 있는 EMS시뮬레이션 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기 EMS시뮬레이션 시스템은 시뮬레이터부를 구성하는 시뮬레이터를 저장하는 시뮬레이터 저장모듈과, 연산부에서 연산된 연산데이터를 저장하는 연산데이터 저장모듈을 가진 데이터베이스를 추가로 포함하여 다양한 전력계통에 따른 데이터를 제공하는 EMS시뮬레이션 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위해서 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의해서 구현된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은, 적어도 하나 이상의 EMS와 연결되어 가상의 에너지 소비계통을 모의하여 EMS를 테스트하도록 구비되며, 하달된 명령에 따라 적어도 하나 이상의 에너지 소비계통이 동적으로 결합하여 가상의 에너지 사용상황을 시뮬레이션하는 시뮬레이터부, 모델링된 에너지 소비계통을 함수화하여 데이터를 연산하는 연산부 및 상기 시뮬레이터부에서 수행되는 시뮬레이션의 파라미터를 제어하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 시뮬레이터부는 복수의 시뮬레이터로 구성되되, 선박의 전력계통을 모델링하고 전력사용을 모의하는 전력모의부, 선박의 상태와 거동을 모델링하고 가상선박의 운동을 해석하는 선박모의부 및 선박에 탑재되는 센서를 모의하는 센서모의부를 포함하여 가상선박의 에너지 소비를 시뮬레이션하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은 상기 시뮬레이터부는 제어명령을 입력받고 시뮬레이션 결과를 EMS로 전송하도록 구비되는 변수조정부를 더 포함하고, 상기 변수조정부는 컨트롤러 및/또는 EMS에서 하달되는 명령을 선택적으로 시뮬레이션하도록 전송하는 입력 조정모듈을 포함하여 필요에 따라 다른 파라미터로 EMS를 테스트하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은 상기 전력모의부는 가상선박의 전력계통을 모델링하는 전력계통 모델링모듈, 제어명령에 따라 전력생산을 모의하는 전력생산 모의모듈, 상기 전력생산 모의모듈에서 생산된 전력을 전달받아 전력소비를 모의하는 전력소비 모의모듈 및 상기 전력생산 모의모듈에서 생산되는 전력을 상기 전력소비 모의모듈로 전달하여 시뮬레이션 환경에서 전력분배를 모의하는 전력분배 모의모듈을 포함하여 전력계통을 시뮬레이션하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은 선박모의부는 실제선박이 유체와 접하고 있는 선체 최외곽의 외판을 모델링하여 가상선박을 모의하는 선박모델링모듈, 상기 가상선박에 작용하는 가상환경요소를 구성하는 외력계산모듈 및 상기 가상선박에 상기 가상환경요소 및 가상추력장치에 의한 추력이 작용할 때 상기 가상선박의 운동을 해석하여 상기 가상선박의 변경된 위치정보를 계산하는 운동해석모듈을 포함하여 선박의 운동을 시뮬레이션하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은 센서모의부는 가상선박의 위치를 모의하기 위해 위치센서를 프로그래밍하는 위치센서모의모듈과, 가상선박의 각속도를 모의하기 위해 회전센서를 프로그래밍하는 회전센서모의모듈과. 가상선박의 항로상에서의 기울기 정보를 모의하기 위해 기울기센서를 프로그래밍하는 기울기센서 모의모듈을 포함하여 해상 상황에 따른 선박의 상호작용을 시뮬레이션하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 시뮬레이터부는 연산부로 시뮬레이션에 따른 파라미터를 전송하고 연산된 데이터를 전송받으며, 상기 연산부는 모델링된 상기 가상선박의 에너지 소비계통을 함수화하는 함수화모듈 및 함수화된 에너지 소비계통에 파라미터를 적용하여 데이터를 연산하는 연산모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은, 상기 함수화모듈은 모델링된 상기 에너지 소비계통을 시뮬레이터별로 함수화하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 연산모듈은 연산주기가 15ms 내지 50ms이고, 바람직하게는 20ms인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 연산부는 연산결과를 배열화하여 저장하는 사전저장모듈을 더 포함하고, 함수화된 에너지 소비계통에 파라미터를 적용하여 상기 연산모듈에서 데이터를 연산 시 연산속도가 연산주기보다 클 경우 상기 사전저장모듈을 통해 배열로 저장된 연산데이터를 출력하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 EMS시뮬레이션 시스템은 EMS로부터 전송되는 신호를 전달받고, EMS로 전송되는 신호를 전달하는 통신부를 더 포함하되, 상기 통신부는 통신주기가 상기 연산주기와 일치하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 EMS시뮬레이션 시스템은 시뮬레이터부를 구성하는 시뮬레이터를 저장하는 시뮬레이터 저장모듈과, 연산부에서 연산된 연산데이터를 저장하는 연산데이터 저장모듈을 가진 데이터베이스를 추가로 포함하여 다양한 전력계통에 따른 데이터를 제공하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 연산데이터 저장모듈은 연산모듈에서의 연산속도가 지정된 연산주기를 초과하는 경우 연산데이터를 사전저장모듈을 통해 배열로 저장하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 앞서 본 실시예와 하기에 설명할 구성과 결합, 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

본 발명은, 적어도 하나 이상의 EMS와 연결되어 가상의 에너지 소비계통을 모의하여 EMS를 테스트하도록 구비되며, 하달된 명령에 따라 적어도 하나 이상의 에너지 소비계통이 동적으로 결합하여 가상의 에너지 사용상황을 시뮬레이션하는 시뮬레이터부, 모델링된 에너지 소비계통을 함수화하여 데이터를 연산하는 연산부 및 상기 시뮬레이터부에서 수행되는 시뮬레이션의 파라미터를 제어하는 컨트롤러를 포함하여 EMS를 테스트할 수 있는 EMS시뮬레이션 시스템을 제공할 수 있다.

본 발명은, 상기 시뮬레이터부는 복수의 시뮬레이터로 구성되되, 선박의 전력계통을 모델링하고 전력사용을 모의하는 전력모의부, 선박의 상태와 거동을 모델링하고 가상선박의 운동을 해석하는 선박모의부 및 선박에 탑재되는 센서를 모의하는 센서모의부를 포함하여 가상선박의 에너지 소비를 시뮬레이션하는 EMS시뮬레이션 시스템을 제공한다.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기 시뮬레이터부는 제어명령을 입력받고 시뮬레이션 결과를 EMS로 전송하도록 구비되는 변수조정부를 더 포함하고, 상기 변수조정부는 컨트롤러 및/또는 EMS에서 하달되는 명령을 선택적으로 시뮬레이션하도록 전송하는 입력 조정모듈을 포함하여 필요에 따라 다른 파라미터로 EMS를 테스트하는 EMS시뮬레이션 시스템을 제공하는 효과를 도출한다.

본 발명은, 상기 전력모의부는 가상선박의 전력계통을 모델링하는 전력계통 모델링모듈, 제어명령에 따라 전력생산을 모의하는 전력생산 모의모듈, 상기 전력생산 모의모듈에서 생산된 전력을 전달받아 전력소비를 모의하는 전력소비 모의모듈 및 상기 전력생산 모의모듈에서 생산되는 전력을 상기 전력소비 모의모듈로 전달하여 시뮬레이션 환경에서 전력분배를 모의하는 전력분배 모의모듈을 포함하여 전력계통을 시뮬레이션하는 EMS시뮬레이션 시스템을 제공하는 효과를 가진다.

본 발명은, 선박모의부는 실제선박이 유체와 접하고 있는 선체 최외곽의 외판을 모델링하여 가상선박을 모의하는 선박모델링모듈, 상기 가상선박에 작용하는 가상환경요소를 구성하는 외력계산모듈 및 상기 가상선박에 상기 가상환경요소 및 가상추력장치에 의한 추력이 작용할 때 상기 가상선박의 운동을 해석하여 상기 가상선박의 변경된 위치정보를 계산하는 운동해석모듈을 포함하여 선박의 운동을 시뮬레이션할 수 있다.

본 발명은, 센서모의부는 가상선박의 위치를 모의하기 위해 위치센서를 프로그래밍하는 위치센서모의모듈과, 가상선박의 각속도를 모의하기 위해 회전센서를 프로그래밍하는 회전센서모의모듈과. 가상선박의 항로상에서의 기울기 정보를 모의하기 위해 기울기센서를 프로그래밍하는 기울기센서 모의모듈을 포함하여 해상 상황에 따른 선박의 상호작용을 시뮬레이션하는 EMS시뮬레이션 시스템을 제공할 수 있다.

본 발명은, 상기 시뮬레이터부는 연산부로 시뮬레이션에 따른 파라미터를 전송하고 연산된 데이터를 전송받으며, 상기 연산부는 모델링된 상기 에너지 소비계통을 함수화하는 함수화모듈 및 함수화된 에너지 소비계통에 파라미터를 적용하여 데이터를 연산하는 연산모듈을 포함하여 전력계통을 구성하는 시뮬레이터별로 함수화하여 EMS를 테스트하는 효과를 수반한다.

본 발명은, 상기 함수화모듈은 모델링된 상기 에너지 소비계통을 시뮬레이터별로 함수화하여 데이터 연산의 부하를 줄이도록 한다.

본 발명은, 상기 연산모듈은 연산주기가 15ms 내지 50ms이고, 바람직하게는 20ms가 되도록 하여 PC 등의 일반 하드웨어에서도 시뮬레이션이 가능한 EMS시뮬레이션 시스템을 제공하는 효과가 있다.

본 발명은, 연산부는 연산결과를 배열화하여 저장하는 사전저장모듈을 더 포함하고, 함수화된 에너지 소비계통에 파라미터를 적용하여 상기 연산모듈에서 데이터를 연산 시 연산속도가 연산주기보다 클 경우 상기 사전저장모듈을 통해 배열로 저장된 연산데이터를 출력하도록 하여 연산속도가 통신속도보다 느리지 않도록 하여 실시간으로 연산데이터를 확인할 수 있는 EMS시뮬레이션 시스템을 제공한다.

본 발명은, 상기 EMS시뮬레이션 시스템은 시뮬레이터부를 구성하는 시뮬레이터를 저장하는 시뮬레이터 저장모듈과, 연산부에서 연산된 연산데이터를 저장하는 연산데이터 저장모듈을 가진 데이터베이스를 추가로 포함하여 다양한 전력계통에 따른 데이터를 제공하는 EMS시뮬레이션 시스템을 제공하는 효과가 있다.

도 1은 종래의 PMS 시뮬레이터의 개략도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 EMS시뮬레이션 시스템의 블록도
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 EMS(1), 통신부(100), 시뮬레이터부(200) 및 컨트롤러(300)가 데이터를 송수신하는 것을 도시한 도면
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력조작부(310)가 컨트롤러(300)의 화면상에 표시된 것을 도시한 도면
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 선박조작부(330)와 센서조작부(350)가 컨트롤러(300)의 화면상에 표시된 것을 도시한 도면
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 시뮬레이터부(200), 연산부(400) 및 데이터베이스(500)가 상호작용하는 것을 도시한 도면
도 7은 함수화모듈에서 가상선박을 시뮬레이터별로 함수화하여 변환하는 것을 도시한 도면
도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 EMS시뮬레이션 시스템의 작용을 도시한 순서도

이하에서는 본 발명에 따른 EMS시뮬레이션 시스템의 바람직한 실시 예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 공지의 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하도록 한다. 특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 기술자가 이해하는 당해 용어의 일반적 의미와 동일하고 만약 본 명세서에서 사용된 용어의 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에서 사용된 정의에 따른다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니고, 다른 구성요소 또한 더 포함할 수 있는 것을 의미하며, 명세서에 기재된 "~부","~모듈" 등의 용어는 적어도 하나 이상의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하고, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 EMS시뮬레이션 시스템(10)의 블록도이다. 도 2를 참조하면, 상기 EMS시뮬레이션 시스템(10)은 적어도 하나 이상의 EMS(1)와 연결되어 EMS를 가상으로 운용하여 정상여부를 판단한다. EMS(1)는 EMS시뮬레이션 시스템(10)이 테스트하려고 하는 실제 타겟(Target) 시스템이며, EMS시뮬레이션 시스템(10)은 가상의 에너지 소비모델들이 동적으로 결합된 에너지 소비환경을 구성하여 EMS(1)를 테스트할 수 있다. 즉, EMS시뮬레이션 시스템(10)은 EMS(1) 이외 모든 장비를 소프트웨어로 구성하여 EMS(1)의 성능, 고장 모드 등을 테스트하기 위해 실제 에너지 소비 네트워크 환경을 모방한 가상의 시뮬레이션 시스템이다.

상기 EMS(1)는 선박의 에너지 효율을 관리 감독하고, 선박의 에너지 사용과 관계되는 다양한 장비를 감시하고 에너지 효율을 개선할 수 있는 방안을 피드백하는 제어장치이며, EMS시뮬레이션 시스템(10)에서 제공하는 임의의 시나리오에 따른 테스트를 통과한 이후 실제 선박에 최종적으로 장착될 수 있다. 후술하겠으나, 상기 EMS(1)는 전력계통 장치들과 연결되어 선박의 전력생산, 분배 및 소비를 감시하거나 선박의 동적위치의 유지를 감시할 수도 있고, 선박의 상태와 추력과 관련된 추진계통을 관리하고 모니터링할 수 있다.

상기 EMS시뮬레이션 시스템(10)은 EMS(1)로부터 전송되는 신호를 전달받고, EMS로 전송되는 신호를 전달하는 통신부(100), 하달된 명령에 따라 적어도 하나 이상의 에너지 소비계통이 동적으로 결합하여 가상의 에너지 사용상황을 시뮬레이션하는 시뮬레이터부(200), 시뮬레이터부에서 수행되는 시뮬레이션의 파라미터를 제어하는 컨트롤러(300), 모델링된 에너지 소비계통을 함수화하여 데이터를 연산하는 연산부(400)를 포함하고, 시뮬레이터부 및 연산부에서 출력되는 데이터를 저장하는 데이터베이스(500)를 추가로 포함할 수 있다.

상기 통신부(100)는 EMS(1)로부터 전송되는 신호를 전달받고, EMS로 전송되는 신호를 전달한다. 본 발명에 있어서, 상기 통신부(100)는 일정한 주기를 가지고 EMS와 신호를 송수신하게 되는데, 일정한 통신주기로 EMS와 신호를 송수신한다. 바람직하게는 후술하는 연산모듈(430)의 연산주기와 일치하도록 구비될 수 있다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에 있어서, 상기 통신부(100)와 EMS는 MODBUS-TCP를 이용하여 데이터를 송수신하고 20ms의 통신주기로 통신할 수 있다. Realtime OS를 사용하는 경우 통신주기와 연산주기가 수 마이크로세컨드(㎲)인 것에 반해, 본 발명에 따른 통신부(100)는 15~50ms의 통신주기를 사용하여 EMS 검증의 연속성은 유지하면서도 시스템의 부하를 줄이도록 할 수 있다.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 EMS(1), 통신부(100), 시뮬레이터부(200) 및 컨트롤러(300)가 데이터를 송수신하는 것을 도시한 도면이다. 도 3을 참고하면, 상기 시뮬레이터부(200)는 하달된 명령에 따라 적어도 하나 이상의 에너지 소비모델이 동적으로 결합하여 가상의 에너지 소비계통을 구성하여 가상선박을 시뮬레이션하고, 후술하는 연산부(400)로 시뮬레이션에 따른 파라미터를 전송하고 연산된 데이터를 전송받도록 구성된다. 상기 시뮬레이터부(200)는 복수의 시뮬레이터로 구성되며, EMS의 제어명령에 따라 선박의 전력계통을 모델링하고 전력사용을 모의하는 전력모의부(210), 선박의 상태와 거동을 모델링하고 가상선박의 운동을 해석하는 선박모의부(230), 선박에 탑재되는 센서를 모의하는 센서모의부(250) 및 제어 파라미터를 조정할 수 있는 변수조정부(270)를 포함한다.

상기 전력모의부(210)는 가상선박의 전력계통을 구성하여 전력상황을 시뮬레이션하도록 구비될 수 있다. EMS(1)는 선박의 전력 및 부하를 관리하고 모니터링(Power Management)하는데, 이를 위해 전력계통을 구성하고 전력의 생산부터 분배 및 소비에 이르는 시뮬레이션을 수행하여 선박의 전력관리를 테스트할 수 있다. 상기 전력모의부(210)는 가상선박의 전력계통을 모델링하는 전력계통 모델링모듈(211), 전력생산을 모의하는 전력생산 모의모듈(213), 시뮬레이션 환경에서 전력분배를 모의하는 전력분배 모의모듈(215), 상기 전력생산 모의모듈(213)에서 생산된 전력을 전달받아 전력소비를 모의하는 전력소비 모의모듈(217)을 포함한다.

상기 전력계통 모델링모듈(211)은 가상선박의 전력계통을 모델링하도록 구비된다. 후술하는 컨트롤러(300)에서 시스템 단선도 등을 구성함으로써 가상선박의 전력계통을 모의하도록 할 수 있다.

전력생산 모의모듈(213)은 전력생산 장치를 모델링한 시뮬레이터로 구성되는 발전모듈, 조속모듈, 변압모듈을 포함할 수 있으며, EMS(1)로부터 전송되는 제어명령에 따라 전력을 생산하는 시뮬레이션을 수행할 수 있다. 발전모듈은 전력을 생산하는 시뮬레이션을 수행하고, 조속모듈은 발전모듈의 회전속도를 제어하는 시뮬레이션을 수행한다. 즉, 조속모듈은 발전모듈의 RPM을 조절하기 위해 발전모듈에 연료를 공급하는 장치를 모델링한 시뮬레이터이다. 또한, 변압모듈은 상황에 따라 발전모듈의 전압을 제어하도록 구비된다.

상기 전력분배 모의모듈(215)은 전력을 분배하는 장치를 모델링한 시뮬레이터로 구성되는 스위치보드, 부스타이를 포함할 수 있으며, 상기 전력생산 모의모듈(213)에서 생산되는 전력을 분배하는 시뮬레이션을 수행할 수 있다. 상기 스위치보드는 상기 발전모듈에서 생산한 전력을 전력이 필요한 다른 장비로 분배하며, 부스타이는 스위치보드와 스위치보드를 연결할 수 있다. 부스타이에 의해 연결되는 두 스위치보드는 발전모듈에서 생산된 전력을 공유해 전력을 분배할 수 있다.

상기 전력소비 모의모듈(217)은 전력소비 장치를 모델링한 시뮬레이터로 스러스터(thruster)를 시뮬레이션하는 추진모듈, 추진모듈 이외의 전력을 소비하는 장비를 시뮬레이션하는 소비모듈을 포함할 수 있으며, 전력생산 모의모듈(213)에서 생산한 전력을 소비하여 전력소비 모의모듈(217)이 소비하는 전력에 따라 유효전력과 무효전력이 도출된다. 여기서, 유효전력은 전력생산 모의모듈(213)에서 생산된 전력 중 전력소비 모의모듈(217)에서 소비된 전력이며, 무효전력은 전력소비 모의모듈(217)에서 소비되지 아니하고 사라진 전력을 의미한다.

상기 선박모의부(230)는 선박의 상태와 거동을 모델링하고 가상선박의 운동을 해석하도록 구비될 수 있다. 실제 선박을 모의하여 가상선박을 시뮬레이션하고, 선박에 적용되는 외부환경을 적용하여 가상선박의 운동을 해석한다. 상기 선박모의부(230)는 선박모델링모듈(231), 외력계산모듈(233) 및 운동해석모듈(235)을 포함한다.

상기 선박모델링모듈(231)은 실제선박이 유체와 접하고 있는 선체 최외곽의 외판을 모델링하여 가상선박을 모의하도록 구비될 수 있다. 선박모델링모듈(231)에 의해 상기 실제선박과 동일한 크기, 모양, 내부구성 등의 특성을 갖는 가상선박을 구현한다. 이 때 Autocad, ShipX 등의 소프트웨어가 사용될 수 있다.

상기 외력계산모듈(233)은 상기 가상선박에 작용하는 바람, 파도, 조류 등의 가상환경요소를 생성하는 구성으로, 후술하는 컨트롤러(300)에 의해 상기 가상환경요소가 입력되거나 데이터베이스(500)에 의해 입력된다.

상기 운동해석모듈(235)은 가상선박에 적용되는 추력과 상기 외력계산모듈(233)에서 생성된 상기 가상환경요소가 작용할 때 상기 가상선박의 운동을 해석하여 가상선박의 변경된 위치정보(위치좌표, 선수방향 등)를 시뮬레이션하도록 구비된다.

상기 센서모의부(250)는 선박에 탑재되는 센서를 모의하고, 운동해석모듈(235)에 의해 시뮬레이션된 가성선박의 위치정보를 센서값으로 시뮬레이션한다. 상기 센서모의부(250)는 선박의 운동에 대한 여러 정보를 시뮬레이션하는 바, 위치센서 모의모듈(251), 회전센서 모의모듈(253), 기울기센서 모의모듈(255)을 포함할 수 있다.

상기 위치센서 모의모듈(251)은 선박의 위치를 측정하는 GPS 등의 위치센서를 프로그래밍하고, 선박의 좌표값을 시뮬레이션하도록 구비된다.

상기 회전센서 모의모듈(253)은 선박의 회전, 즉 각속도를 측정하는 GYRO 등의 센서를 프로그래밍하여 각속도값을 시뮬레이션하도록 구비된다.

상기 기울기센서 모의모듈(255)은 선박의 바람, 파도에 따른 흔들림이나 기울기(Sway, yawing)를 시뮬레이션하여 선박의 기울기를 시뮬레이션하도록 구비된다.

상기 시뮬레이터부(200)는 센서모의부(250)에서 시뮬레이션되는 가상선박의 위치정보 및 환경정보를 기초로 선박의 위치고정 및 선수방향고정을 위해 필요한 추력 및 추력방향을 계산하여 제어신호를 출력하는 과정을 반복함으로써 상기 EMS(1)가 정상적으로 작동하는지 여부를 테스트할 수 있다.

상기 변수조정부(270)는 제어명령을 입력받고 시뮬레이션 결과를 EMS로 전송하도록 구비된다. EMS(1)에서 통신부(100)를 통해 전달되는 제어명령과 후술하는 컨트롤러(300)에서 전달되는 제어명령이 상기 변수조정부(270)에 공존할 수 있는데, 변수조정부(270)는 두 제어명령 중 하나를 선택하여 전력생산부(210)에 전달하도록 구비될 수 있으며, 바람직하게는 사용자의 시뮬레이션 환경에 적합하도록 컨트롤러(300)로부터 전달되는 제어명령에 따라 변수를 조정하여 전력생산부(210)로 전달한다. 상기 변수조정부(270)는 입력 조정모듈(271)과 출력 조정모듈(273)을 포함하며, 입력신호는 전력모의부(210)에서의 start/stop, fuel lack position 조절을 통한 발전모듈의 RPM command, Circuit breaker close/open, Converter Precharging/Run/Fault, Thruster RPM command 등이 있을 수 있으며, 선박모의부(230)에서 시뮬레이션되는 선박의 외형에 대한 정보, 센서모의부(250)에 전송되는 GPS정보, GYRO정보, MRU정보 등과 같은 EMS(1)에서 시뮬레이터부(200)로 전송되는 신호로 정의한다. 또한, 출력신호는 시뮬레이터부(200)에서 EMS(1)로 전송되는 상태신호 또는 시뮬레이션 결과신호(Status)로 정의한다. 또한, 입력신호 또는 출력신호를 변조하여 선박에서 발생하는 다양한 상황에 대한 이벤트를 EMS(1)에 제공하여 EMS(1)의 성능을 테스트할 수 있다.

상기 입력 조정모듈(271)은 EMS(1)로부터 전달받은 전력제어 명령을 시뮬레이터부(200)에 전달하여 전력제어 명령에 따라 시뮬레이션이 수행 되도록 할 수 있다. 상기 입력 조정모듈(271)은 EMS(1)로부터 전달받은 전력 제어명령을 변조하고 변조된 제어명령을 전력모의부(210), 선박모의부(230) 및 센서모의부(250)에 제공하여 선박의 비정상적인 이벤트 상황을 연출하여 EMS(1) 제어능력을 테스트할 수 있다. 이렇게 변조된 제어명령에 따라 시뮬레이터부(200)에서 시뮬레이션이 수행되므로 변조된 제어명령은 시뮬레이션 과정, 즉 에너지 소비 시뮬레이션에 영향을 미치고, 그 결과값이 EMS(1)로 피드백된다. 상기 입력 조정모듈(271)이 제어명령을 변조하는 것은 컨트롤러(300)로부터의 제어명령을 수신하여 EMS 신호의 파라미터를 조정하는 것으로, 제어신호(Command)의 On/Off나 수치를 조정함으로써 달성된다.

상기 출력 조정모듈(273)은 시뮬레이션 결과신호를 EMS(1)로 전송할 수 있으며, 전송되는 결과신호는 에너지 소비계통인 각 장비의 start/stop 상태, 장비의 수치, 유효전력 및 무효전력 상태 등을 포함할 수 있다. 출력 조정모듈(273)로 인해 시뮬레이션 결과신호를 변조하여 EMS(1)로 전송할 수 있다. 입력 조정모듈(271)이 Command의 파라미터를 조정하여 시뮬레이터부(200)에 제공하는 경우 변조된 제어명령에 따라 전력을 생산하고 소비하는 시뮬레이션을 수행하는 것과 달리, 출력 조정모듈(273)은 EMS(1)의 제어신호에 따라 정상적으로 시뮬레이션 된 결과신호를 앞서 검토한 여러 변조유형으로 변조하여 EMS(1)로 전송하게 된다. 따라서, 상기 출력 조정모듈(273)은 도출된 연산데이터를 유지신호, 오프셋신호, 증감신호, 노이즈신호 및 비주기신호 중 적어도 하나로 변환하여 EMS로 전송한다.

계속해서 도 3을 참고하면, 상기 컨트롤러(300)는 에너지 소비계통을 구성하는 각종 시뮬레이터들의 동작을 제어하고 시뮬레이터들의 상태를 변경하고 그에 따른 상황을 모니터링할 수 있다. 상기 컨트롤러(300)는 전력계통을 구성하는 복수의 시뮬레이터 중 임의의 시뮬레이터의 온/오프 상태와 파라미터를 제어함으로써 가상선박을 구성하는 장치들이 선박 운항 중 고장상황에 대응되는 가상의 환경을 프로그램 수정 없이 임의의 시점에 제공할 수 있다. 상기 컨트롤러(300)는 전력조작부(310), 선박조작부(330), 센서조작부(350)를 포함한다. 상기 컨트롤러(300)는 조작이 가능한 가상판넬로 구비되어 컨트롤러(300)의 화면에 표시되며, 사용자는 가상판넬을 조작함으로써 파라미터를 제어할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력조작부(310)가 컨트롤러(300)의 화면상에 표시된 것을 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 선박조작부(330)와 센서조작부(350)가 컨트롤러(300)의 화면상에 표시된 것을 도시한 도면이다. 도 4를 참고하면, 상기 전력조작부(310)는 상기 시뮬레이터부(200)에서 시뮬레이션 시 전력의 분배에 대한 파라미터를 제어하도록 구비되어 사용자의 조작에 따라 파라미터가 입력된다. 전력의 생산, 분배 및 소비와 관련된 파라미터를 제어할 수 있고, 그 예로는 발전기의 온오프상태나 부스타이와 스위치, 추력기의 작동상태 등이 있다.

도 5를 참고하면, 선박조작부(330)는 선박모의부(23)에 입력되는 가상선박의 상태와 거동을 모델링하고 가상선박의 운동을 해석하는데 필요한 파라미터를 제어할 수 있도록 구비된다. 가상선박을 추가하거나 제거할 수 있고, 선박의 형태 등을 편집하도록 할 수 있다.

상기 센서조작부(350)는 상기 센서모의부(250)에 입력되는 파라미터를 제어할 수 있도록 구비된다. 선박의 GPS, GYRO, MRU센서의 결과값에 해당하는 파라미터를 제어하여 가상선박의 상태를 모의하도록 할 수 있다.

상기 컨트롤러(300)는 인터페이스부(370)를 추가로 포함할 수 있다. 도 4 및 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 인터페이스부(370)에는 상기 시뮬레이터부(200)에서 시뮬레이션된 가상선박과, 가상선박의 각종 파라미터(프로퍼티) 값이 표현되고, 나아가 후술하는 연산부(400)에서 연산된 연산데이터 및 데이터베이스(500)로부터의 연산데이터 및 각종 데이터가 표시되어 사용자가 실시간으로 EMS의 검증결과를 알 수 있도록 한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 시뮬레이터부(200), 연산부(400) 및 데이터베이스(500)가 상호작용하는 것을 도시한 도면이다. 도 6을 참고하면, 상기 연산부(400)는 모델링된 에너지 소비계통을 함수화하여 데이터를 연산하도록 구비된다. 상기 연산부(400)에서 에너지 소비계통을 함수화하거나 사전저장된 룩업테이블 형식의 배열에서 Status에 해당하는 연산데이터를 출력함에 따라, 일반 하드웨어에서도 시뮬레이션이 구현될 수 있도록 EMS의 Command에 따른 에너지 소비 시뮬레이션이 단순화된다. 상기 연산부(400)는 함수화모듈(410), 연산모듈(430)을 포함하고, 사전저장모듈(450)을 추가로 포함할 수 있다.

도 7은 함수화모듈에서 가상선박을 시뮬레이터별로 함수화하여 변환하는 것을 도시한 도면이다. 도 7을 참고하면, 상기 함수화모듈(410)은 모델링된 상기 가상선박을 시뮬레이터별로 함수화하도록 구비된다. 초기 가상선박 및 선박에 대한 전력계통, 선박의 상태에 대한 시뮬레이션이 구비되면, 가상선박을 구성하는 시뮬레이터별로 함수화된다. 즉, 선박을 구성하는 전력계통, 센서 등의 기능에 따라 함수로 변환되는 것이다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에서, 도 7에 도시되는 것과 같이 전력계통 중 AFE transfer 회로는 함수화모듈(410)을 거쳐 전력계통을 구성하는 시뮬레이터별로 함수로 변환된다. 이후 데이터 계산을 위하여 적합한 언어로 변환되는데, 일 예로는 데이터 연산이 가능하도록 C++ 언어로 변환된다.

다시 도 6을 참고하면, 상기 연산모듈(430)은 함수화된 가상선박에 파라미터를 적용하여 데이터를 연산하도록 구비된다. 시뮬레이터부(200)에서 시뮬레이션된 가상선박에 적용되는 파라미터에 따라 연산모듈(430)에서 데이터 연산이 진행되며, 출력값에 해당하는 연산데이터(Status)가 도출되어 피드백되고, 후술하는 데이터베이스(500)에 저장된다.

상기 연산모듈(430)의 연산주기는 15~50ms가 되도록 구비될 수 있으며, 바람직하게는 20ms의 연산주기로 데이터를 연산할 수 있다. Real Time OS를 사용하는 MATLAB/Simulink 시뮬레이션의 경우, 연산주기가 20~50㎲로, 일반적인 하드웨어에서는 이를 연산할 수 없어 실질적으로 EMS의 테스트가 실시간으로 실행될 수 없다. 본 발명의 연산모듈(430)은 Modbus TCP를 활용한 통신에서도 안정적인 데이터의 송수신과 연산을 위하여 약 20ms의 통신주기와 상응하도록 연산주기를 구성하여 안정적인 시뮬레이션 결과를 도출할 수 있다.

또한, 상기 연산모듈(430)에서 연산을 수행한 결과 연산속도가 연산주기보다 클 경우 상기 사전저장모듈을 통해 배열로 저장된 연산데이터를 출력하도록 구비될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 연산주기가 20ms로 설정된 경우, 경우에 따라 연산속도가 20ms 이상이 되어 통신 및 시뮬레이션 피드백에 적합하지 않을 수 있다. 이러한 경우는 후술하는 데이터베이스(500)에 사전저장모듈(450)을 통해 기 저장된 룩업테이블 형식의 배열로 저장된 연산데이터를 출력하여 EMS에 전송할 수 있다.

상기 사전저장모듈(450)은 연산결과를 배열화하여 저장하도록 구비된다. 연산속도가 연산주기보다 오래 걸리는 경우에는 원활한 시뮬레이션이 불가하기 때문에 연산모듈에서의 연산 시 필요한 경우 사전저장모듈(450)이 데이터베이스(500)에 기 저장한 연산데이터를 출력하는 것이 필요하다. 이에 따라, 가상선박이 모델링되면, 사전저장모듈(450)은 연산모듈(430)을 통해 실시간 연산이 진행되지 않을 때 사전에 연산에 따른 데이터를 룩업테이블 형식으로 데이터베이스(500)에 저장할 수 있다.

상기 데이터베이스(500)는 시뮬레이션된 가상선박의 정보 및/또는 연산된 데이터와 파라미터를 저장할 수 있도록 구비된다. 도 6에서 확인할 수 있는 바와 같이 상기 데이터베이스(500)는 시뮬레이터 저장모듈(510)과 연산데이터 저장모듈(530)을 포함하는데, 시뮬레이터 저장모듈(510)을 통해서는 시뮬레이터부(200)에서 시뮬레이션된 가상선박에 대한 정보를 저장하게 되고, 연산데이터 저장모듈(530)을 통해서는 연산부(400)에서 연산되는 연산데이터(Status)와 파라미터를 저장할 수 있다. 이 때, 사전저장모듈(450)을 통해 저장되는 연산데이터(Status)는 룩업테이블의 배열형식으로 저장될 수 있다.

도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 EMS시뮬레이션 시스템의 작용을 도시한 순서도이다. 도 8을 참고하면, 사용자가 EMS를 테스트하기 위해 가상선박을 시뮬레이팅(S1)하게 되는데, 이는 조작부(300)에서 사용자가 가상선박의 구성요소를 이용하여 전력계통도를 완성하거나, 외부에서 저장된 전력계통의 정보를 불러오도록 하여 수행이 가능하며(S11), 가상선박에 대한 프로퍼티를 직접 입력하거나 가상선박의 정보를 불러옴으로써 수행 가능하다(S13).

이후, 시뮬레이팅된 가상선박은 함수화모듈(410)에서 함수화되고, 함수화된 가상선박은 시뮬레이터부(200)로 전달되어 시뮬레이팅된다. 이때, 시뮬레이터부로 전달되어 시뮬레이팅되는 전력계통은 함수화된 상태로 전달됨이 바람직하나, 함수화되지 않은 상태로 전달될 수도 있다(S2). 이때, 전력계통과 선박의 요소는 각각 독립적으로 함수화되어 시뮬레이션이 진행될 수 있다(S21, S23).

EMS의 테스트를 진행할 시, 시뮬레이터부(200)에 신호가 입력될 수 있는데, EMS(1)에서 발신된 신호가 통신부(100)를 통해 시뮬레이터부(200)에 전달될 수도 있고(S31), 컨트롤러(300)의 신호가 입력될 수도 있다(S33). 이 신호들은 변수조정부(270)에 입력되어 선택에 따라 해당 신호가 전달되며, 바람직하게는 사용자의 조작에 따른 컨트롤러(300)의 신호가 입력된다.

입력된 신호에 따라 변수조정부(270)에서는 시뮬레이션 시 입력되는 파라미터가 조정되고(S4), 조정된 파라미터에 따라 연산부(400)에서 데이터가 연산된다(S5).

데이터 연산 시, 연산속도가 기 설정된 연산주기보다 긴 경우, 바람직하게는 20ms보다 긴 경우에는, 사전저장모듈(450)을 통해 배열로 저장된 연산데이터(Status)가 출력되고(S63), 그렇지 않은 경우에는 시뮬레이터별로 함수화된 함수를 따라 연산된 연산데이터(Status)가 출력된다(S61).

이상에서 설명한 본 발명의 실시 예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한, 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

1: EMS
10: EMS시뮬레이션 시스템
100: 통신부
200: 시뮬레이터부 210: 전력모의부
211: 전력계통 모델링모듈 213: 전력생산 모의모듈
215: 전력분배 모의모듈 217: 전력소비 모의모듈
230: 선박모의부 231: 선박모델링 모듈
233: 외력계산모듈 235: 운동해석모듈
250: 센서모의부 251: 위치센서 모의모듈
253: 회전센서 모의모듈 255: 기울기센서 모의모듈
270: 변수조정부
271: 입력 조정모듈 273: 출력 조정모듈
300: 컨트롤러 310: 전력조작부
330: 선박조작부 350: 센서조작부
370: 인터페이스부
400: 연산부 410: 함수화모듈
430: 연산모듈 450: 사전저장모듈
500: 데이터베이스
510: 시뮬레이터 저장모듈 530: 연산데이터 저장모듈

Claims

적어도 하나 이상의 EMS와 연결되어 가상의 에너지 소비계통을 모의하여 EMS를 테스트하도록 구비되며,
하달된 명령에 따라 적어도 하나 이상의 에너지 소비계통이 동적으로 결합하여 가상의 에너지 사용상황을 시뮬레이션하는 시뮬레이터부, 모델링된 에너지 소비계통을 함수화하여 데이터를 연산하는 연산부, EMS로부터 전송되는 신호를 전달받고 EMS로 전송되는 신호를 전달하는 통신부 및 상기 시뮬레이터부에서 수행되는 시뮬레이션의 파라미터를 제어하는 컨트롤러를 포함하고,
시뮬레이터부는 복수의 시뮬레이터로 구성되되, 선박의 전력계통을 모델링하고 전력사용을 모의하는 전력모의부, 선박의 상태와 거동을 모델링하고 가상선박의 운동을 해석하는 선박모의부, 선박에 탑재되는 센서를 모의하는 센서모의부 및 제어명령을 입력받고 시뮬레이션 결과를 EMS로 전송하도록 구비되는 변수조정부를 포함하여 가상선박의 에너지 소비를 시뮬레이션하며,
상기 통신부는 통신주기가 상기 연산부의 연산주기와 일치하도록 구비되며,
상기 연산부는 모델링된 가상선박의 에너지 소비계통을 시뮬레이터별로 함수화하는 함수화모듈, 함수화된 에너지 소비계통에 상기 시뮬레이터로부터 전송받은 파라미터를 적용하여 데이터를 연산하는 연산모듈 및 연산결과를 배열화하여 저장하는 사전저장모듈을 포함하되, 상기 함수화모듈은 모델링된 상기 가상선박을 시뮬레이터별로 함수화하고,
상기 사전저장모듈은 모델링된 가상선박에 대하여 실시간 연산이 수행되지 않을 때 가상선박의 에너지 소비를 연산하고 저장하여,
상기 연산모듈에서 데이터를 연산 시 연산모듈의 연산속도가 상기 통신부의 통신주기와 일치하도록, 설정된 연산주기보다 느린 경우 상기 사전저장모듈을 통해 배열로 저장된 연산데이터를 출력하고, 연산속도가 통신주기와 일치하도록 설정된 연산주기보다 빠른 경우 시뮬레이터별로 함수화되어 연산된 연산데이터를 출력하는 는 것을 특징으로 하는 EMS시뮬레이션 시스템.
삭제
제1항에 있어서, 상기 변수조정부는 컨트롤러 및/또는 EMS에서 하달되는 명령을 선택적으로 시뮬레이션하도록 전송하는 입력 조정모듈을 포함하여 필요에 따라 다른 파라미터로 EMS를 테스트하는 것을 특징으로 하는 EMS시뮬레이션 시스템.
제1항에 있어서, 상기 전력모의부는 가상선박의 전력계통을 모델링하는 전력계통 모델링모듈, 제어명령에 따라 전력생산을 모의하는 전력생산 모의모듈, 상기 전력생산 모의모듈에서 생산된 전력을 전달받아 전력소비를 모의하는 전력소비 모의모듈 및 상기 전력생산 모의모듈에서 생산되는 전력을 상기 전력소비 모의모듈로 전달하여 시뮬레이션 환경에서 전력분배를 모의하는 전력분배 모의모듈을 포함하여 전력계통을 시뮬레이션하는 것을 특지응로 하는 EMS시뮬레이션 시스템.
제4항에 있어서, 선박모의부는 실제선박이 유체와 접하고 있는 선체 최외곽의 외판을 모델링하여 가상선박을 모의하는 선박모델링모듈, 상기 가상선박에 작용하는 가상환경요소를 구성하는 외력계산모듈 및 상기 가상선박에 상기 가상환경요소 및 가상추력장치에 의한 추력이 작용할 때 상기 가상선박의 운동을 해석하여 상기 가상선박의 변경된 위치정보를 계산하는 운동해석모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 EMS시뮬레이션 시스템.
제5항에 있어서, 센서모의부는 가상선박의 위치를 모의하기 위해 위치센서를 프로그래밍하는 위치센서모의모듈과, 가상선박의 각속도를 모의하기 위해 회전센서를 프로그래밍하는 회전센서모의모듈과. 가상선박의 항로상에서의 기울기 정보를 모의하기 위해 기울기센서를 프로그래밍하는 기울기센서 모의모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 EMS시뮬레이션 시스템.
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제1항에 있어서, 연산모듈은 연산주기가 15ms 내지 50ms이고, 바람직하게는 20ms인 것을 특징으로 하는 EMS시뮬레이션 시스템.
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제1항에 있어서, 상기 EMS시뮬레이션 시스템은 시뮬레이터부를 구성하는 시뮬레이터를 저장하는 시뮬레이터 저장모듈과, 연산부에서 연산된 연산데이터를 저장하는 연산데이터 저장모듈을 가진 데이터베이스를 추가로 포함하여 다양한 에너지 소비계통에 따른 데이터를 제공하는 것을 특징으로 하는 EMS시뮬레이션 시스템.
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제1항에 있어서, 상기 시뮬레이터부는 컨트롤러에서 입력되는 파라미터를 기반으로 시뮬레이션하되,
상기 컨트롤러는 전력컨트롤러, 선박컨트롤러 및 센서컨트롤러를 포함하여 상기 시뮬레이터부에서 구현된 에너지 소비계통 중 적어도 하나 이상의 시뮬레이터의 파라미터를 조정할 수 있도록 구비되어 전력계통 환경을 사용자의 조작에 따라 제공하는 것을 특징으로 하는 EMS시뮬레이션 시스템.
제1항에 있어서, 상기 변수조정부는 입력 조정모듈에서 전달된 명령에 따라 도출된 연산데이터를 유지신호, 오프셋신호, 증감신호, 노이즈신호 및 비주기신호 중 적어도 하나로 변환하여 EMS로 전송하는 출력 조정모듈을 더 포함하여 상기 EMS에 특유한 신호로 시뮬레이션 결과를 전송하는 것을 특징으로 하는 EMS시뮬레이션 시스템.