KR20130102325A - Ship's safe navigation support system by wave prediction for safe ship navigation - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 파도 예측을 통한 선박 안전 항해 지원 시스템에 관한 것으로, 자세하게는 파랑 중 운항하는 선박이 안전하게 운항할 수 있도록 항로나 운항 속력 등의 운항 지침을 제공하는 기술에 관한 것으로, 특히 현재의 파도 정보를 측정한 후 짧은 미래의 파도 변화를 예측하여 선박이 위험한 상황을 만날지 여부를 판단하여 안전 운항이 가능한 지침을 제공하는 기술에 관한 것이다.
The present invention relates to a ship safety navigation support system through wave prediction, and more particularly, to a technology for providing a navigation guide, such as the route or operating speed, so that ships operating in blue can safely operate. It is about a technology that provides a guideline for the safe operation by determining whether a ship will encounter a dangerous situation by measuring a short future wave change after the measurement.
일반적으로 파랑은 바람이 해면이나 수면 상에 불 때 생기는 풍랑과 어느 해역에서 발생한 풍랑이 바람이 없는 다른 해역까지 감쇠하면서 진행하여 생긴 너울을 통틀어서 말하며 마루와 골의 형태를 이루고 있다. 일반적으로 풍랑은 마루가 뾰족하고, 인접한 마루 사이의 간격이 비교적 짧지만, 너울은 마루가 둥글고 인접한 마루 사이의 간격이 길다. 또한, 넓은 바다에서는 이 둘이 합쳐지면서 복잡한 해면 양상을 보이게 된다. 파랑의 성격을 나타내는 요소로서는 파고(파도의 골에서 마루까지의 높이), 주기(어느 지점에서 한 마루가 지난 후 다음 마루가 지날 때까지의 시간), 파장, 파압, 파속, 파향 등이 있다.In general, blue refers to the wind formed by the wind blowing on the sea surface or the surface, and the wind caused by the wind decaying from one sea area to another without wind, forming a floor and a valley. In general, wind tunnels have sharp floors and relatively short distances between adjacent floors, while valules have round floors and long distances between adjacent floors. In addition, in the open seas, the two merge and show a complex sea surface pattern. Factors that characterize the wave include wave height (wave height to floor), period (time from one point to the next), wavelength, wave pressure, wave velocity, and wave direction.
상기와 같은 파랑 특히 파고는 해양을 운항중인 선박의 안정성에 매우 큰 영향을 끼치고 있다. 즉, 운항중인 선박에 파고가 높은 파도가 밀려올 경우 선박에 큰 힘을 전달하여 구조적으로 파손에 이르기도 하며, 선박의 측면으로부터 밀려오는 파도에 의해서는 선박의 과도한 회전운동이 유발되어 전복에 이르기도 한다. 또한 동일한 크기의 파고를 갖는 파도를 만나는 경우에도 파도를 만나는 방향에 따라서 선박에 미치는 위험의 정도가 다르게 나타난다.Such waves, in particular wave digging, have a very significant impact on the stability of ships operating in the ocean. In other words, when waves with high wave height are pushed to the ship in operation, it may be structurally damaged by transmitting great force to the ship, and the waves coming from the side of the ship may cause excessive rotational movement of the ship, leading to overturning. Also In addition, when encountering waves having the same size wave height, the degree of danger to the ship is different depending on the direction of the wave encounter.
하지만 종래의 선박에는 운항정보와 파도의 정보를 용이하게 파악할 수 있는 장치가 설치되어 있지 않았다. 통상적으로 선박에는 전자해도와 항해정보가 표시된 ＥＣＤＩＳ를 통해 선박 운항에 필요한 정보를 파악하고 있으나, 이러한 ＥＣＤＩＳ에는 운항중인 선박 주변의 파도 상황에 대한 정보는 표시되어 있지 않았다. 여기서 ＥＣＤＩＳ(Electronic Chart Display and Information System ― 전자해도표시시스템)은 바다 속의 지형, 지물에 대한 정보를 지도상에 종합적으로 표시하고 검색할 수 있는 전자해양지도(ENC:Electronic Navigational Chart), 항해 중인 선박의 위치 확인과 항로 설정을 위한 인공위성 위치확인시스템(GPS), 항해중인 다른 선박의 위치 확인을 통해 해양 사고를 예방할 수 있는 레이더 시스템 및 자동항법장치 등을 갖춘 선박용 종합 정보체계를 말하는 것으로, 현대 선박의 운항에 있어서 필수적인 것이다.However, the conventional vessel is not provided with a device that can easily grasp the flight information and the wave information. Normally, the vessel grasps the information necessary for the ship operation through the ECDS, which displays the electronic chart and the navigation information, but the ECDIS does not display information on the wave situation around the vessel in operation. Here, the Electronic Chart Display and Information System (ECCIS) is an electronic navigational chart (ENC) that enables comprehensive display and retrieval of information on the topography and features of the sea on the map, and the ships in voyage. It is a comprehensive information system for ships equipped with satellite positioning system (GPS) for positioning and route setting, radar system and automatic navigation system to prevent marine accidents through positioning of other ships in voyage. It is essential to the operation of the.
단지, 기존의 운항 지원 시스템들의 경우 기상 예보 기관들로부터 수집하는 기상 정보를 이용하거나, 실제 선박에 탑재되는 파도 측정 장치를 이용하여 파고를 측정하여 선박이 짧은 미래에 만나게 될 파도 조건을 예측하고 그에 따른 운항 지침을 제공하고 있을 뿐 선박의 운항정보와 파도정보가 유기적으로 결합된 종합적인 운항정보가 제공되지 못하고 있는 실정이다. However, existing navigation support systems use weather information collected from weather forecasting agencies, or use wave measurement devices mounted on actual ships to measure wave heights to predict and predict wave conditions that a ship will encounter in the short future. In addition to providing a navigation guide according to the situation is not provided a comprehensive navigation information organically combined with the ship's flight information and wave information.
기상 예보 정보를 이용할 경우에는 아주 넓은 범위의 예보 정보를 이용할 수 있기 때문에 장기적인 관점에서 도움은 되지만 운항을 하고 있는 좁은 영역의 공간에서의 짧은 미래의 상황에 대한 예측 능력은 상당히 떨어진다. The use of weather forecast information can be useful in the long term because a very wide range of forecast information is available, but the ability to predict short future situations in the narrow area of service is significantly diminished.
또한 선박에 탑재되는 파도 측정 장치를 이용하여 파도를 측정하는 경우에는 선박이 운항하는 해역 주변의 파랑 정보를 거의 실시간으로 제공할 수는 있지만 파도 측정 기술 자체의 기술적인 한계로 인하여 파도 측정의 정확도가 낮은 문제가 있다.
In addition, when measuring waves using a wave measuring device mounted on a ship, it is possible to provide near real-time blue information around the sea area in which the ship operates, but due to the technical limitations of the wave measuring technology itself, There is a low problem.
한편, 상기와 같은 선박의 운항과 관련된 파도 정보의 유기적 결합을 위한 기술로는 본 출원인의 선 출원 건인 대한민국 특허공개공보 공개번호 10-2008-0093569호(명칭: 레이더 계측에 따른 파랑정보를 이용한 선박 안전운항방법), 대한민국 특허공개공보 공개번호 10-2008-0093570호(명칭: 파랑정보의 실시간 공유를 통한 선박 안전운항방법), 대한민국 특허공개공보 공개번호 10-2008-0093571호(명칭: 파랑정보를 구비하는 ＥＣＤＩＳ에 의한 선박 안전운항방법) 등이 있다.On the other hand, as a technique for organic coupling of the wave information associated with the operation of the vessel as described above, the Republic of Korea Patent Application Publication No. 10-2008-0093569 (name: ship using the wave information according to the radar measurement) Safe operation method), Republic of Korea Patent Publication No. 10-2008-0093570 (name: ship safety navigation method through real-time sharing of blue information), Republic of Korea Patent Publication No. 10-2008-0093571 (name: blue information Ship safety operation method according to the ICD) having a.
이러한 종래의 파도 정보를 이용한 운항 방법은 파도 정보를 운항 정보와 연계하여 경고해 준다는 측면에서는 진일보한 기술이지만, 정확한 파도 정보를 도출시키는 과정에 대해서는 여전히 개선이 필요하였다. The conventional navigation method using the wave information is an advanced technology in terms of warning the wave information in conjunction with the navigation information, but the process of deriving accurate wave information still needs to be improved.
그 이유는 파도 정보의 정확도와 신뢰성이 높아졌을 경우에만 파도 정보와 연계된 종합적인 운항 정보로서의 가치가 있는 것이지, 그렇지 않을 경우에는 실질적인 파도에 의한 위험이 없음에도 불필요한 선박의 항로 변경에 따른 운항시간의 증가와 이로 인한 유류비가 증가하는 문제가 있을 수 있으며, 위험 상황을 제대로 진단하지 못하여 선박이 위험에 노출되는 문제도 발생할 수 있는 등의 단점이 있기 때문이다.The reason is that it is valuable as a comprehensive operational information linked to the wave information only when the accuracy and reliability of the wave information is improved. Otherwise, the operating time due to the unnecessary change of the ship's route without the risk of actual waves. This may be due to an increase in fuel costs and an increase in fuel costs, and a problem in that a vessel may be exposed to danger due to failure to properly diagnose a dangerous situation.
따라서 선박이 운항하는 항로 주변의 파도 정보를 보다 정확하게 측정하고 이를 토대로 선박의 운항 위험도를 예측하는 기술이 필요하다.
Therefore, there is a need for a technique for more accurately measuring wave information around a ship's route and predicting the ship's risk.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 파도 정보를 이용하여 선박이 안전하게 운항할 수 있도록 항로나 운항 속력 등의 운항 지침을 제공하되, 측정된 파도 정보를 신뢰성 있게 보정하여 짧은 미래의 파도 변화를 예측하도록 한 안전 운항 지원 시스템을 제공하는 데 있다.An object of the present invention for solving the above problems is to provide a navigation guideline, such as the route or operating speed so that the vessel can safely operate using the wave information, the wave of the future by reliably correct the measured wave information It is to provide a safe navigation support system to predict changes.
본 발명의 다른 목적은 운항 선박과 떨어진 원격지에서 보정된 파도 정보를 바탕으로 안전운항과 관련한 원격유지보수 통합관제를 실시할 수 있도록 한 안전 운항 지원 시스템을 제공하는 데 있다.
It is another object of the present invention to provide a safe navigation support system that enables remote maintenance integrated control related to safe navigation based on the corrected wave information at a remote location away from the operating vessel.
상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 운항중인 선박 주변의 파도 정보를 수집하는 파도 정보 수집수단과; The present invention to achieve the object as described above and to perform the problem for eliminating the conventional drawbacks and wave information collecting means for collecting wave information around the vessel in operation;
운항중인 선박의 운동 정보를 수집하는 선박 운동정보 수집수단과; Ship movement information collecting means for collecting movement information of a ship in operation;
운항중인 선박의 운항 정보를 담고 있는 안전운항 기준정보 DB와; A safe operation reference information DB containing the operation information of the vessel in operation;
상기 파도 수집수단으로부터 입력된 파도 정보와 선박 운동 계측 수단으로부터 입력된 선박 운동 정보로부터 파도 보정 정보를 생성하는 파도 보정 수단을 통해 파고 정보를 보정 처리 후, 이 파도 보정 수단에서 처리된 파도 보정 정보와 상기 안전운항 기준DB 정보를 참조하여 선박의 안전 운항 여부를 예측하는 선박운항 예측수단과;After the wave information is corrected by the wave correction means for generating wave correction information from the wave information input from the wave collection means and the ship motion information input from the ship motion measuring means, the wave correction information processed by the wave correction means and Ship navigation prediction means for predicting whether or not the ship is safely operated with reference to the safe navigation reference DB information;
상기 선박운항 예측수단의 정보를 표시하는 선박 내 디스플레이 유닛과; An in-ship display unit displaying information of the ship navigation predicting means;
상기 선박운항 예측수단의 정보를 육상 관제국에 전송하는 네트워크 통신 유닛과;A network communication unit for transmitting the information of the ship navigation predicting means to a land control station;
상기 네트워크 통신 유닛을 통해 전송된 운항중인 선박의 파도 정보를 포함한 운항 정보를 관제하는 육상 관제국;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 파도 예측을 통한 선박 안전운항 지원 시스템을 제공함으로써 달성된다.
It is achieved by providing a ship safety navigation support system through the wave prediction, characterized in that it comprises a; land control station for controlling the operation information including the wave information of the vessel in operation transmitted through the network communication unit.
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 파도 정보 수집수단은 선박에 설치된 레이더형 파고계, 인공위성을 통한 파고 정보 제공 장치 중에서 선택된 하나 이상으로 구성될 수 있다.
The present invention is a preferred embodiment, the wave information collecting means may be composed of one or more selected from the radar-type wave height system installed on the vessel, the wave height information providing apparatus through the satellite.
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 선박 운동 정보 수집수단은 선박에 설치된 경사계, 가속도계, 자이로(Gyro), GPS 수신기 및 이와 유사한 장치들 중에서 선택된 어느 하나 이상의 계측기로 구성될 수 있다.
The present invention is a preferred embodiment, the vessel motion information collecting means may be composed of any one or more instruments selected from the inclinometer, accelerometer, gyro (Gyro), GPS receiver and similar devices installed in the vessel.
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 파도보정 수단은 선박에 설치한 파도 정보 수집수단을 이용하여 주변의 파도를 측정한 후 운항하고자 하는 경로 상에서의 파도의 방향 및 파 스펙트럼 정보를 저장하는 파도의 방향 및 파 스펙트럼 정보 생성 단계;According to an exemplary embodiment of the present invention, the wave correction means measures the surrounding waves using the wave information collecting means installed in the ship, and then stores the wave direction and wave spectrum information on the path to be operated. And generating wave spectrum information;
상기 파도의 방향 및 파 스펙트럼 정보 생성 단계와 동시에 현재 선박이 움직이고 있는 운동을 선박 운동 정보 수집수단을 이용하여 측정하고 그 결과를 주파수 분석을 통하여 스펙트럼 형태로 저장하는 측정된 선박 운동에 대한 스펙트럼 정보 생성 단계와;At the same time as the wave direction and wave spectral information generation step, the current movement of the ship is measured using the vessel motion information collecting means, and the spectrum information is generated for the measured vessel motion which stores the result in the form of spectrum through frequency analysis. Steps;
이후 파도의 진행 방향과 선박의 속력 정보를 통해 현재 운항 조건에서의 선박 운동 응답의 전달함수를 계산하는 수치 계산에 의한 선박 운동 응답의 전달함수 생성단계와;Then generating a transfer function of the ship motion response by numerical calculation of calculating the transfer function of the ship motion response under the current operating conditions using wave propagation direction and ship speed information;
이후 계산에 의해 추정한 선박 운동 응답의 전달함수와 측정된 파 스펙트럼 정보를 이용하여 선박의 운동 응답 스펙트럼을 계산하고, 이 운동 응답 스펙트럼의 면적을 계산하여 응답의 분산 (
이후 계산된 응답의 분산과 실제로 계측기를 이용하여 측정한 응답의 분산 (
Then the variance of the calculated response and the variance of the response actually measured using the instrument (
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 파도의 방향 및 파 스펙트럼 정보 생성 단계에서 측정된 파도의 스펙트럼은 선박의 전진 속력의 영향이 포함되지 않은 파 주파수로 표시될 수 있다.
According to an exemplary embodiment of the present invention, the wave spectrum measured in the wave direction and wave spectrum information generation step may be represented by a wave frequency that does not include the influence of the ship's forward speed.
본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 측정된 선박 운동에 대한 스펙트럼 정보 생성 단계에서 선박의 운동은 선박의 전진 속력의 영향이 포함된 만남 주파수로 표시될 수 있다.
In a preferred embodiment of the present invention, the movement of the vessel in the spectrum information generation step for the measured vessel movement may be represented as a meeting frequency including the influence of the forward speed of the vessel.
상기와 같이 본 발명은 파도 정보를 이용하여 선박이 안전하게 운항할 수 있도록 항로나 운항 속력 등의 운항 지침을 제공시, 측정된 파도 정보를 신뢰성 있게 보정하여 짧은 미래의 파도 변화를 보다 정확하게 예측함으로써 선박이 위험한 상황을 만날 지 여부를 판단하여 안전 운항이 가능한 지침을 제공할 수 있다는 장점과,As described above, the present invention provides a ship by accurately predicting short-term wave changes by accurately calibrating the measured wave information when providing a navigation guide such as a route or an operating speed so that the ship can safely operate using the wave information. The ability to judge whether or not to meet this dangerous situation and provide guidance for safe operation,
또한 본 발명은 기상 정보, 선박의 운동 정보, 운항 안전성 기준 등의 자료를 입력하여 향후 선박이 항해할 항로에서 선박의 운항 안전성을 평가하여 그 결과를 표시해 줄 수 있어 SAN(Ship Area Network) 기반 하의 통합선교시스템(IBS; Intergrated Bridge system) 구현을 앞당길 수 있다는 장점과,In addition, the present invention can input the data such as weather information, the movement information of the vessel, the operational safety standards, can evaluate the operational safety of the vessel on the route to be sailed in the future to display the results of the SAN (Ship Area Network) based The advantage of speeding up the implementation of the Intergrated Bridge System (IBS),
또한 본 발명은 SAN(Ship Area Network)기반 하의 통합선교시스템(IBS; Intergrated Bridge system)를 구성하는 선박용통합게이트웨이(ISIG, Intra-Ship Integrated Gateway)를 통해 육상의 관제국 또는 운항 선사에 해당 자료를 전송함으로써 원격지에서 항해중인 선박의 안전운항을 관리할 수 있어 원격유지보수가 가능하다는 장점을 가진 유용한 발명으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명인 것이다.
In addition, the present invention provides the data to the land control station or shipping company through the Intra-Ship Integrated Gateway (ISIG) constituting the Intergrated Bridge system (IBS) based on the SAN (Ship Area Network) It is a useful invention that has the advantage of being able to manage the safe operation of a ship sailing from a remote place by transmitting, and having the advantage that remote maintenance is possible.
도 1은 본 발명의 한 실시 예에 따른 선박 안전운항 시스템의 개략적인 구성도이고,
도 2는 일반적인 선박에서 측정한 주변 파도 정보를 보인 종래의 한 실시예에 따른 디스플레이 유닛의 화면 예시도이고,
도 3은 본 발명의 한 실시 예에 따른 측정된 파도 정보의 보정 단계를 보인 흐름도이다.1 is a schematic configuration diagram of a ship safety operation system according to an embodiment of the present invention,
2 is a diagram illustrating a screen of a display unit according to an exemplary embodiment showing peripheral wave information measured by a general ship.
3 is a flowchart illustrating a step of correcting measured wave information according to an embodiment of the present invention.
이하 본 발명의 실시 예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
도 1은 본 발명의 한 실시 예에 따른 선박 안전운항 시스템의 개략적인 구성도이고, 도 2는 일반적인 선박에서 측정한 주변 파도 정보를 보인 종래의 한 실시예에 따른 디스플레이 유닛의 화면 예시도이다.1 is a schematic configuration diagram of a ship safety navigation system according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a diagram illustrating a screen of a display unit according to a conventional embodiment showing the surrounding wave information measured in a general vessel.
도시된 바와 같이 본 발명은 운항중인 선박 주변의 대한 파도 정보를 수집하는 파도 정보 수집수단(1)과; As shown, the present invention includes wave information collecting means (1) for collecting wave information about the surrounding vessel in operation;
운항중인 선박의 운동 정보를 수집하는 선박 운동 정보 수집수단(2)과; Ship movement information collecting means (2) for collecting movement information of a ship in operation;
운항중인 선박의 운항 정보를 담고 있는 안전운항 기준정보 DB(3)와; Safe operation reference information DB (3) containing the operation information of the vessel in operation;
상기 파도 수집수단으로부터 입력된 파도 정보와 선박 운동 계측 수단으로부터 입력된 선박 운동 정보로부터 파도 보정 정보를 생성하는 파도보정 수단(41)을 통해 파고 정보를 보정 처리 후, 이 파도보정 수단(41)에서 처리된 파도 보정 정보와 상기 안전운항 기준DB 정보를 참조하여 선박의 안전 운항 여부를 예측하는 선박운항 예측수단(4)과; After the wave correction information is corrected through the wave correction means 41 for generating wave correction information from the wave information input from the wave collecting means and the ship motion information input from the ship motion measuring means, the wave correction means 41 Ship navigation predicting means (4) for predicting whether the ship is safely operated by referring to the processed wave correction information and the safe navigation reference DB information;
상기 선박운항 예측수단(4)의 정보를 표시하는 선박 내 디스플레이 유닛(5)과; An onboard display unit (5) for displaying information of said ship navigation predicting means (4);
상기 선박운항 예측수단(4)의 정보를 육상 관제국에 전송하는 네트워크 통신 유닛(6)과;A network communication unit (6) for transmitting information of said ship navigation predicting means (4) to a land control station;
상기 네트워크 통신 유닛(6)을 통해 전송된 운항중인 선박의 파도 정보를 포함한 운항 정보를 관제하는 육상 관제국(7);를 포함하여 구성된다.
And a
상기 파도 정보 수집수단(1)은 선박에 설치된 레이더형 파고계, 인공위성을 통한 파고 정보 제공 장치 등으로 구성될 수 있다. 이를 통해 실제 선박 주변의 파도 정보를 얻음으로써 본 발명에 따른 파도 예측의 기본 데이터를 얻게 된다. 여기서 레이더형 파고계를 통해 수집한 운항중인 선박 주변 지역의 파도 정보로부터 파도의 높이 정보를 계산하여 표출하는 장치로 보정되기 전 파도의 전반적인 높이 정보를 얻을 수 있다. The wave information collecting means 1 may be composed of a radar-type crestometer installed in the ship, a crest information providing device through the satellite. Through this, by obtaining wave information around the actual ship, the basic data of wave prediction according to the present invention is obtained. Here, the overall height information of the waves can be obtained before the correction is performed by the device that calculates and displays the wave height information from the wave information of the area around the vessel in operation collected through the radar type agometer.
또한 기상정보 수신기를 통해서는 선박의 레이더형 파고계가 측정 할 수 없는 먼 바다의 기상 예보 정보, 특히 파도 정보를 얻을 수 있다.
In addition, the weather information receiver can obtain weather forecast information, especially wave information, of the far sea, which cannot be measured by the radar-type crestometer of the ship.
상기 선박 운동 정보 수집수단(2)은 다양한 선박의 움직임을 측정할 수 있는데, 이를 위해 선박에 설치된 경사계, 가속도계, 자이로(Gyro), GPS 수신기 및 이와 유사한 장치들 중에서 선택된 어느 하나 이상의 계측기로 구성된다. 이러한 계측기 들은 선박의 운동 즉, 선박의 전후좌우 움직임, 속도 및 가속도, 위치, 진행방향 등의 운항 정보를 얻을 수 있어 파도 정보와 연계된 선박 운동 정보를 제공한다.
The vessel motion information collecting means (2) can measure the movement of various vessels, for this purpose is composed of any one or more instruments selected from the inclinometer, accelerometer, gyro (Gyro), GPS receiver and similar devices installed on the vessel. . These instruments can obtain the ship's motion, that is, the ship's movement information such as forward and backward, left and right movement, speed and acceleration, position, direction of travel, and provides the ship's movement information associated with the wave information.
상기 선박 내 디스플레이 유닛(5)은 ECIDS의 디스플레이 장치 또는 전용 디스플레이 화면으로 구성할 수 있다. 참고로 도 2를 보면 이러한 디스플레이 장치의 화면 표시 종래 일반적인 형태를 알 수 있는데, 도시된 바와 같이 파고, 주기, 파도의 방향, 선박의 속도와 진행 방향, 선박의 운동 응답의 크기, 운동 안전도 등의 정보가 표시될 수 있다.The in-
상기 선박운항 예측수단(4)에서 안전 운항을 위한 기준은 미리 설정해 둔 값으로 사용하면 된다. 즉, 보정된 파도 정보와 계산된 선박 운동의 전달함수 정보를 이용하여 짧은 미래의 선박 운동 정보를 예측할 수 있으며 이렇게 예측된 선박 운동 정보와 안전 운항 기준을 비교하여 예상되는 미래의 운동이 기준을 초과할 경우 위험하다고 판단할 수 있다.
In the ship navigation means 4, the standard for safe operation may be used as a preset value. That is, the short-term ship motion information can be predicted by using the corrected wave information and the calculated transfer function information of the ship motion, and the expected future motion exceeds the standard by comparing the predicted ship motion information with the safe operation criteria. If you do, it can be considered dangerous.
상기 네트워크 통신 유닛(6)은 통상의 무선 전파를 이용한 송수신기 또는 인공위성을 통해 인터넷과 연결된 선박용 통합 게이트웨이(ISIG, Intra-Ship Integrated Gateway)로 구성할 수 있다. 여기서 ISIG(Intra-Ship Integrated Gateway)는 선내의 주요장비가 SAN 기반하의 네트워크를 통해 연결되고 선내에서 원격 유지보수 서버 역할을 수행하며 원격지와의 네크워크 연결되어 정보를 송수신하는 장치를 말한다.The
또한 미도시되었으나 상기 육상 관제국(7)은 운송중인 선박으로부터 전송된 정보를 처리하는 육상 관제국 서버와, 이 서버의 정보를 표시하는 디스플레이 장치 및 전송 자료를 저장하는 DB를 포함하여 구성된다.
In addition, although not shown, the
상기 파도 정보 수집수단(1)을 구성하는 각 계측기, 선박 운동 정보 수집수단(2)을 구성하는 각 계측기, 기준 안전운항 정보 DB(3), 선박운항 예측수단(4), 선박 내 디스플레이 유닛(5), 네트워크 통신 유닛(6) 간의 연결은 일반적인 유선 회로로 연결 구성할 수도 있고, SAN(Ship Area Network)을 통해 유무선 네트워크로 연결 구성할 수도 있다. 이때 네트워크 방식은 지그비(Zigbee) 방식일 수 있다.Each measuring instrument constituting the wave information collecting means 1, each measuring instrument constituting the ship motion
참고로 SAN(Ship Area Network)이란 선내 통신의 국제 표준화를 위한 조직인 IEC TC 80에 의한 표준화된, 즉, 선내에 설치된 여러 장치들에 대한 인터페이스 등이 표준화되어 연결 구성된 네트워크로 조선분야 IT융합 과제로 추진 개발된 네트워크를 말한다. 참고로 IEC TC 80은 IEC에서 1980년부터 조직되어 활동을 시작해 왔으며, 담당 업무는 Maritime Navigation and Radiocommunication Equipment and Systems에서 알 수 있듯이, 해양 항해와 관련된 라디오 및 통신 장치에 대한 국제 표준화를 담당하고 있다. 현재 한국을 비롯하여 21개국이 참가국으로 활동하고 있으며, 13개 국가가 옵져버(observer) 자격으로 참여하고 있다. IEC TC 80에서 담당하고 있는 주요 업무는 민간분야를 위한 시험 방법과 기술 표준의 지원뿐만 아니라 각국 정부의 장비 및 시스템에 대한 형식 승인에 사용할 수 있는 여러 장치들에 대한 인터페이스 등의 표준을 제공하고 있다.For reference, SAN (Ship Area Network) is a network that is standardized by IEC TC 80, which is an organization for international standardization of onboard communication, that is, a standardized interface for various devices installed on board. Refers to a network developed for promotion. For reference, IEC TC 80 has been organized and started working in the IEC since 1980, and its work is responsible for international standardization of radio and communication devices related to maritime navigation, as can be seen in Maritime Navigation and Radiocommunication Equipment and Systems. Currently, 21 countries including Korea are participating countries, and 13 countries participate as observers. The main task of IEC TC 80 is to provide standards such as interfaces for various devices that can be used for type approval of equipment and systems by governments, as well as supporting test methods and technical standards for the private sector. .
구체적으로 SAN(Ship Area Network)은 엔진 등 선박내 각종 항해장치 상태를 통합관리할 수 있고, 또 육상의 해운사에서도 SAN을 통해 선박 상황을 실시간 모니터링 할 수 있고, 소프트웨어(SW) 업그레이드 등의 간단한 유지보수도 가능한 네트워크를 말한다. 즉, SAN(Ship Area Network)은 모든 선박 장치를 최적의 유무선 기술을 융합한 통합통신망으로 연결하고, 신개념 선박 부가 서비스가 가능하도록 지원하는 기반 인프라를 말한다. 이러한 SAN과 연결되는 주요 구성들로는 AMS (Alarm Monitoring System: 선박경보장치), VDR(Voyage Data Recorder: 항해기록장치), BMS(Bridge Maneuvering System: 항해선교 원격조정 시스템)이 연결 구성된다.Specifically, the SAN (Ship Area Network) can manage and manage the status of various navigational devices in the vessel, such as engines, and can monitor real-time vessel status through the SAN from the onshore shipping company, and can easily maintain software (SW) upgrades. A network that can also be repaired. In other words, a SAN (Ship Area Network) refers to an infrastructure that connects all ship devices to a unified communication network combining optimal wired and wireless technologies, and supports new concept ship service. The main components connected to the SAN include AMS (Alarm Monitoring System), VDR (Voyage Data Recorder) and BMS (Bridge Maneuvering System).
이러한 SAN(Ship Area Network) 기반하에서 AMS (Alarm Monitoring System: 선박경보장치), VDR(Voyage Data Recorder: 항해기록장치), BMS(Bridge Maneuvering System: 항해선교 원격조정 시스템)이 연결된 전체 시스템을 통칭하여 IBS(Intergrated Bridge system : 통합선교시스템)라고도 부르고, 이러한 IBS 시스템이 채택된 선박을 스마트 쉽이라고도 부른다. 여기서 AMS(Alarm Monitoring System)는 구체적으로 선박의 엔진 카고 등의 상태를 감시하는 수백 ~ 수만개의 센서로 구성된 시스템이고, VDR(Voyage Data Recoder)은 선박에서 비행기의 블랙박스 역할을 하는 장치로서 캡슐과 보조전원장치 서버 등으로 구성된다. 또한 BMS(Bridge Maneuvering System)는 엔진을 동작시키는 추진 시스템을 말한다.
Based on the SAN (Ship Area Network), the entire system connected with AMS (Alarm Monitoring System), VDR (Voyage Data Recorder) and BMS (Bridge Maneuvering System) It is also called the IBS (Intergrated Bridge System), and ships adopting this IBS system are also called smart ships. Here, AMS (Alarm Monitoring System) is a system composed of hundreds to tens of thousands of sensors that specifically monitor the status of the ship's engine cargo, etc., and VDR (Voyage Data Recorder) is a device that acts as a black box of an airplane in a ship. Auxiliary power supply server. In addition, BMS (Bridge Maneuvering System) refers to the propulsion system for operating the engine.
상기 기준 안전운항 정보 DB(3)는 운항 선사에서 사용하는 값을 사용하거나 미리 설정해 둔 값을 사용할 수 있다. 즉, 안전 운항 기준으로는 횡 동요 각도 및 주기, 종 동요 각도 및 주기, 수직 가속도, 수평 가속도 등이 있다. 횡 동요의 경우 선박의 측면 침수 및 전복 등에 관련된 것으로 매우 중요한 값이며, 종 동요의 경우 선박의 선수부 및 선미부 침수와 관련이 있으며, 수직 및 수평 가속도의 경우 탑승하고 있는 사람의 승선감이나 화물의 이동 위험성 등과 관련이 많이 있다.
The reference safe
상기 선박운항 예측수단(4)은 선박에 설치된 컴퓨터 또는 서버 또는 전용 처리장치일 수 있다. 이러한 선박운항 예측수단(4)에 장치된 파도 보정 수단(41)은 입력된 자료를 처리하는 소프트웨어가 저장수단에 내장되어 있는데 이러한 소프트웨어의 처리흐름을 따라 보정값이 도출되게 된다.The ship navigation prediction means 4 may be a computer or server installed in a ship or a dedicated processing device. The wave correction means 41 installed in the ship operation predicting means 4 has software for processing the input data in the storage means, and the correction value is derived according to the processing flow of the software.
도 3은 본 발명의 한 실시 예에 따른 측정된 파도 정보의 보정 단계를 보인 흐름도이다. 도시된 바와 같은 본 발명은 선박에 탑재한 다양한 상기 파도 측정 계측기를 이용하여 선박 주변의 파도를 측정하고, 측정된 파고를 선박의 운동 정보를 이용하여 보정하는 기법을 추가하여 측정된 파고의 정확도를 높이는 흐름이다. 이러한 처리 흐름은 선박운항 예측수단(4)에 장치된 파도보정 수단(41)을 통해 처리된다. 이렇게 정확도가 높아진 파고 정보를 이용할 경우 운항 예정인 항로에 대한 보다 정확한 기상 정보를 활용할 수 있기 때문에 선박의 운동 정보를 보다 정확하게 예측할 수 있고, 따라서 기존의 방법에 비해서 개선된 정확도의 운항 지침을 제공할 수 있게 된다.3 is a flowchart illustrating a step of correcting measured wave information according to an embodiment of the present invention. The present invention as shown is to measure the accuracy of the measured wave height by adding a technique for measuring the wave around the vessel using the various wave measuring instruments mounted on the vessel, and correcting the measured wave height using the motion information of the vessel Height is flow. This processing flow is processed through the wave correction means 41 provided in the ship navigation predicting means 4. This higher level of crest information allows for more accurate weather forecasts for upcoming routes, allowing for more accurate forecasts of vessel motion information, thus providing improved navigation guidance than conventional methods. Will be.
이하 구체적으로 측정된 파고를 선박운항 예측수단(4)의 파도보정 수단(41)에서 보정하는 처리 흐름을 설명한다.
Hereinafter, the processing flow of correcting the measured wave height in the wave correction means 41 of the ship navigation predicting means 4 will be described.
1. 파도의 방향 및 파 스펙트럼 정보 생성 단계(S100)1. Generation of Wave Direction and Wave Spectrum Information (S100)
우선 선박에 설치한 파도정보 수집수단(1)을 이용하여 주변의 파도를 측정한 후 운항하고자 하는 경로 상에서의 파도의 방향 및 파 스펙트럼 정보를 저장한다. 즉, 레이더형 파고계를 사용할 경우 파도의 방향과 스펙트럼 정보를 모두 얻을 수 있다.First, by measuring the surrounding waves using the wave information collecting means (1) installed on the vessel and stores the direction and wave spectrum information of the waves on the path to be operated. In other words, when using a radar-type clinometer, both wave direction and spectral information can be obtained.
여기서 측정된 파도의 스펙트럼은 선박의 전진 속력의 영향이 포함되지 않은 파 주파수로 표시된 것이다.
The wave spectrum measured here is expressed as a wave frequency that does not include the effect of the ship's forward speed.
2. 측정된 선박 운동에 대한 스펙트럼 정보 생성 단계(S200)2. Generation of spectral information on the measured vessel motion (S200)
상기 파도의 방향 및 파 스펙트럼 정보 생성 단계와 동시에 현재 선박이 움직이고 있는 운동을 선박 운동 정보 수집수단(2)을 이용하여 측정하고 그 결과를 주파수 분석을 통하여 스펙트럼 형태로 저장한다. 즉, 앞에서 설명되었던 선박 운동 수집장치들을 이용한 정보들을 이용하여 컴퓨터 프로그램을 이용하여 스펙트럼 정보를 계산하게 된다.At the same time as the wave direction and wave spectrum information generation step, the current movement of the vessel is measured using the vessel motion
여기서 선박의 운동은 선박의 전진 속력의 영향이 포함된 만남 주파수로 표시된 것이다. 측정된 파도의 방향, 선박의 진행 방향 및 선박의 전진 속력을 이용하면 선박에 대한 파도의 상대적인 진행 방향과 만남 주파수를 계산한다.The motion of the ship is expressed here as the encounter frequency, which includes the effect of the ship's forward speed. Using the measured wave direction, the ship's traveling direction, and the ship's forward speed, the relative wave direction and the encounter frequency of the wave relative to the ship are calculated.
3. 수치 계산에 의한 선박 운동 응답의 전달함수 생성단계(S300)3. Generation of transfer function of ship motion response by numerical calculation (S300)
파도의 진행 방향과 선박의 속력을 알고 있으면 현재 운항 조건에서의 선박 운동 응답의 전달함수를 수치 해석을 통하여 추정된 값을 도출한다. 이때 선박 운동 응답을 계산하는 식은 다양한 상용 또는 목적에 따른 알고리즘을 가진 것을 개발하여 사용하면 된다.
Knowing the direction of the wave and the speed of the ship, the estimated value is derived from the numerical analysis of the transfer function of the ship motion response under the current operating conditions. At this time, the equation for calculating the ship motion response may be developed and used with various commercial or purposeful algorithms.
4. 수치 계산에 의한 선박 운동 응답의 분산값 생성단계(S400)4. Dispersion value generation step of ship motion response by numerical calculation (S400)
이렇게 수치 해석을 통하여 추정한 선박 운동 응답의 전달함수와 측정된 파 스펙트럼 정보를 이용하면 선박의 운동 응답 스펙트럼을 계산할 수 있는데, 이 운동 응답 스펙트럼의 면적은 응답의 분산 (
예를 들어 선박의 진행 속력을 
For example, the speed of the ship
5. 측정된 파고의 보정값 생성단계(S500)5. Generation of the correction value of the measured crest (S500)
이렇게 계산된 응답의 분산과 실제로 계측기를 이용하여 측정한 응답의 분산 (
The variance of the calculated response and the variance of the response actually measured using the instrument (
상기와 같이 구성된 본 발명은 운항 중인 선박의 항로에 발생할 수 있는 파도 정보를 예측하고, 이를 바탕으로 해당 파도 상태에서의 선박의 안전성을 평가하여 그 결과를 선박에 제공하여 안전한 운항에 도움을 주는 시스템을 구성하게 된다. 이를 위해 상기와 같은 다양한 계측기를 통해 기상 정보, 선박의 운동 정보, 운항 안전성 기준 등의 자료를 입력하여 향후 선박이 항해할 항로에서 선박의 운항 안전성을 평가하여 그 결과를 표시해 주고 네트워크를 통하여 운항 선사 및 기타 관련 서비스를 제공하는 기관에 해당 자료를 전송하는 형태로 구성될 수 있다.
The present invention configured as described above is a system that predicts wave information that may occur in the course of the ship in operation, based on this, evaluates the safety of the ship in the corresponding wave state and provides the result to the ship to help the safe operation of the system Will be configured. To this end, data such as weather information, ship motion information, and operational safety standards are inputted through various measuring instruments as described above to evaluate the operational safety of the ship in the course of the ship to be sailed in the future, and display the results and provide the operation through the network. And the transfer of the data to organizations providing other related services.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims and their equivalents. Of course, such modifications are within the scope of the claims.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
(1) : 파도 정보 수집수단 (2) : 선박 운동 정보 수집수단
(3) : 안전운항 기준정보 DB (4) : 선박운항 예측수단
(5) : 네트워크 통신 유닛 (6) : 육상 관제국
(41) : 파도 보정 수단 Description of the Related Art
(1): wave information collection means (2): ship movement information collection means
(3): DB for safe operation standard information (4): means for predicting ship navigation
(5): network communication unit (6): land control station
41: wave correction means
Claims (6)
운항중인 선박의 운동 정보를 수집하는 선박 운동 정보 수집수단과;
운항중인 선박의 운항 정보를 담고 있는 안전운항 기준정보 DB와;
상기 파도 수집수단으로부터 입력된 파도 정보와 선박 운동 계측 수단으로부터 입력된 선박 운동 정보로부터 파도 보정 정보를 생성하는 파도 보정 수단을 통해 파고 정보를 보정 처리 후, 이 파도보정 수단에서 처리된 파도 보정 정보와 상기 안전운항 기준DB 정보를 참조하여 선박의 안전 운항 여부를 예측하는 선박운항 예측수단과;
상기 선박운항 예측수단의 정보를 표시하는 선박 내 디스플레이 유닛과;
상기 선박운항 예측수단의 정보를 육상 관제국에 전송하는 네트워크 통신 유닛과;
상기 네트워크 통신 유닛을 통해 전송된 운항중인 선박의 파도 정보를 포함한 운항 정보를 관제하는 육상 관제국;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 파도 예측을 통한 선박 안전운항 지원 시스템.
Wave information collecting means for collecting wave information about a ship in operation;
Ship movement information collecting means for collecting movement information of a ship in operation;
A safe operation reference information DB containing the operation information of the vessel in operation;
After the wave information is corrected by the wave correction means for generating wave correction information from the wave information input from the wave collecting means and the ship motion information input from the ship motion measuring means, the wave correction information processed by the wave correction means and Ship navigation prediction means for predicting whether or not the ship is safely operated with reference to the safe navigation reference DB information;
An in-ship display unit displaying information of the ship navigation predicting means;
A network communication unit for transmitting the information of the ship navigation predicting means to a land control station;
And a land control station for controlling flight information including wave information of the in-flight ship transmitted through the network communication unit.
상기 파도 정보 수집수단은 선박에 설치된 레이더형 파고계, 인공위성을 통한 파고 정보 제공 장치 중에서 선택된 어느 하나 이상으로 구성된 것을 특징으로 하는 파도 예측을 통한 선박 안전운항 지원 시스템.
The method according to claim 1,
Said wave information collecting means is a radar-type crestometer installed on the vessel, ship safety navigation support system through wave prediction, characterized in that consisting of any one or more selected from the apparatus for providing wave information through satellite.
상기 선박 운동 정보 수집수단은 선박에 설치된 경사계, 가속도계, 자이로(Gyro), GPS 수신기 및 이와 유사한 장치들 중에서 선택된 어느 하나 이상의 계측기로 구성된 것을 특징으로 하는 파도 예측을 통한 선박 안전운항 지원 시스템.
The method according to claim 1,
The vessel motion information collecting means is a ship safety navigation support system by wave prediction, characterized in that composed of any one or more instruments selected from the inclinometer, accelerometer, gyro (Gyro), GPS receiver and similar devices installed on the vessel.
상기 파도 보정 수단은,
선박에 설치한 파도 정보 수집수단을 이용하여 주변의 파도를 측정한 후 운항하고자 하는 경로 상에서의 파도의 방향 및 파 스펙트럼 정보를 저장하는 파도의 방향 및 파 스펙트럼 정보 생성 단계(S100);
상기 파도의 방향 및 파 스펙트럼 정보 생성 단계와 동시에 현재 선박이 움직이고 있는 운동을 선박 운동정보 수집수단을 이용하여 측정하고 그 결과를 주파수 분석을 통하여 스펙트럼 형태로 저장하는 측정된 선박 운동에 대한 스펙트럼 정보 생성 단계(S200)와;
이후 파도의 진행 방향과 선박의 속력 정보를 통해 현재 운항 조건에서의 선박 운동 응답의 전달함수를 계산하는 수치 계산에 의한 선박 운동 응답의 전달함수 생성단계(S300)와;
이후 계산에 의해 추정한 선박 운동 응답의 전달함수와 측정된 파 스펙트럼 정보를 이용하여 선박의 운동 응답 스펙트럼을 계산하고, 이 운동 응답 스펙트럼의 면적을 계산하여 응답의 분산(
이후 계산된 응답의 분산과 실제로 계측기를 이용하여 측정한 응답의 분산(
The method according to claim 1,
The wave correction means,
A wave direction and wave spectrum information generating step of measuring wave surroundings using wave information collecting means installed in the vessel and storing wave direction and wave spectrum information on a path to be operated (S100);
At the same time as the wave direction and wave spectrum information generation step, the current movement of the vessel is measured using the vessel motion information collecting means, and the spectrum information is generated for the measured vessel motion which stores the result in the form of spectrum through frequency analysis. Step S200;
Afterwards (S300) generating a transfer function of the ship motion response by numerical calculation for calculating the transfer function of the ship motion response in the current operating conditions through the wave direction and the speed information of the ship;
Then, the ship's motion response spectrum is calculated using the transfer function of the ship's motion response estimated by the calculation and the measured wave spectrum information, and the area of the motion response spectrum is calculated to calculate the variance of the response (
Then the variance of the calculated response and the variance of the response actually measured using the instrument (
상기 파도의 방향 및 파 스펙트럼 정보 생성 단계에서 측정된 파도의 스펙트럼은 선박의 전진 속력의 영향이 포함되지 않은 파 주파수로 표시된 것을 특징으로 하는 파도 예측을 통한 선박 안전운항 지원 시스템.
The method of claim 4,
The wave spectrum measured in the wave direction and wave spectrum information generation step is a ship safety navigation support system through wave prediction, characterized in that the wave frequency does not include the influence of the forward speed of the ship.
상기 측정된 선박 운동에 대한 스펙트럼 정보 생성 단계에서 선박의 운동은 선박의 전진 속력의 영향이 포함된 만남 주파수로 표시된 것을 특징으로 하는 파도 예측을 통한 선박 안전운항 지원 시스템.
The method of claim 4,
The ship's movement in the spectrum information generation step for the measured vessel motion, the ship safety navigation support system through the wave prediction, characterized in that represented by the meeting frequency including the influence of the forward speed of the vessel.
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