Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제39권2호
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pp.166-171
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2015
Recently, the international standard RS-422 serial communication, which was primarily designed for the communications between micro-controllers, has been used as a communication method on the ship. However, as the NMEA (National Marine Electronics Association) 2000 standardization progresses recently, a high-speed Ethernet-based communication environment is expected to be an alternative communication method instead of the RS-422 gradually. In addition, the ship's main instrumentation equipment with versatility and convenience is implemented to control devices as monitoring and controlling tools. This paper describes an implementation of wireless ultrasonic anemometer and anemoscope data processing and logger system using PC network, where the control processing equipment such as a separate operational console, data-logger, and indicator is required for the system. For these, the related element technologies to implement ultrasonic anemometer and anemoscope data processing system are expressed as a functional modules, and the NMEA 2000 standard certified data-logger system is implemented without the separate operational console.
Elevator industry is a field that is mechanical, electrical and electronic technology and constantly requires inspection and maintenance considering various applications and various types. Recently, various elevator control and monitoring technologies with IT are developing for elevators on land. But technologies with IT have been hardly done in marine elevator that is consistently assured safety and reliability of life cycle for its parts in poor environment. In this paper, we implemented embedded main controller, floor controller and car controller that meet the requirements and use NMEA network protocol by analyzing home and abroad integrated elevator operation and management systems. Especially, we secured reliability of maintenance by real-time fault diagnosis and control that was implemented with limit switch, gyro sensor, temperature/humidity/barometric pressure sensor and fire detection sensor thinking over the environmental conditions of terrestrial and marine elevator.
현재 IT 기술의 발전에 힘입어 선박 내에 발생하는 전자 데이터를 통해 선박 제어, 자율 운항, 상황 발생 시 정보 제공 등의 기능을 할 수 있는 전자 운항 선박이 등장하였다. 국내 선박용 항해 통신 장비 업체들에서 제작된 장비들은 NMEA 0183 표준 규격을 따르고 있다. 그러나, 이러한 표준규격 내에서의 저속의 데이터 전송으로 인한 향후 NMEA-2000에서의 멀티미디어 전송 및 USN 장비 호환을 위해서는 보다 효율적인 전송 처리 방안이 필요하며, 나아가 이더넷을 기반으로 하는 선박 제어가 필요로 하게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 저속과 고속 데이터 전송시에 보다 효율적인 전송 방안을 고려하여야 하며, 또한 그러한 방안이 기존의 선박 전자 장비와 원활히 연동될 수 있도록 고려하여야 한다.
현재 GPS 데이터는 항공기 운항과 선박운항, 해양활동 및 육상 운송수단 등의 광범위한 분야에서 사용 중이다. 본 논문은 이 데이터를 시간과 장소에 제약 없이 시뮬레이터를 통하여 얻을 수 있도록 하였으며, 시뮬레이터를 통하여 발생한 GPS 데이터는 현재 상용화된 GPS 수신기의 신호와 동일하다. 또한 GPS 데이터는 GPS 국제 표준 데이터인 NMEA-0183의 위치정보 프로토콜을 사용하였으며, 데이터 분석을 위한 NMEA 프로토콜의 취득은 상용 GPS 모듈을 주행 중인 실제 차량에 탑재해 취득하였으며, 신호취득에는 RS232C통신 인터페이스를 사용하였다. 시뮬레이터의 프로그래밍은 GUI 기반의 윈도우즈 응용프로그램을 사용하여 누구나 간단한 조작만으로 차량의 위치와 속도 등의 변경이 가능하도록 구현하였다.
본 논문은 저가형 GPS 수신 모듈에 DGPS 서비스를 적용하기 위한 방안으로 NMEA GPGSV 데이터의 위성 배치 정보에 포함된 위성 앙각과 방위각으로 관측 행렬을 구성한 후, 거리기반 보정정보를 위치영역으로 투영하여 기 산출된 위치 오차 벡터를 수정하는 방안을 제시하였다. 저가형 수신기인 U-blox LEA-5H 모델의 출력 데이터에 제안한 알고리즘을 적용한 결과 주 활동 시간인 낮 시간에 수평 오차 RMS를 1.8m에서 1m 이내로 줄였으며, 수직 정확도는 RMS 5.8m에서 1.4m로 75% 향상시킴을 확인하였다. 본 논문에서 제안하는 방식은 하드웨어의 변경없이 소프트웨어만으로 저가형 GPS의 성능을 DGPS 수준으로 향상시키는 기법이므로, 소비자와 제조사의 부담을 경감시켜 향후 제공될 고정밀 측위 서비스 인프라의 활성화에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
AIS(선박자동식별시스템)는 인접한 선박의 정보를 서로 통신하여 해양사고를 예방하거나 대응할 수 있게 해주고, 해상의 다양한 정보를 다른 정보와 융합하여 새로운 정보를 창출할 수 있는 해양 정보시스템의 핵심이라 할 수 있다. 이러한 AIS정보는 많은 잠재적 정보를 담고 있지만, 저장과 관리의 미흡으로 사용하기 쉽지 않고, 또한 정보를 얻기 위해 반드시 AIS 송수신기가 있어야 한다. 본 논문에서는 이러한 AIS와 XML을 이용한 선박위치정보 서비스를 제안한다. 이를 위해 NMEA-0183으로 인코딩된 AIS 정보를 디코딩하여 데이터베이스로 저장하고, 인터넷 상에서 XML을 이용하여 정보를 탐색하는 서비스를 구축하였다.
전체 시스템을 최적상태로 유지하기 위한 정보공유의 필연성 등으로 대다수의 제어 시스템이 디지털 제어 시스템으로 대체되고 있다. 이러한 디지털 제어 시스템이 원활하게 운영되기 위해서는 전통적인 점대점 연결방식이 아닌 네트워크를 기반으로 한 시스템이 필수적이며, 이러한 산업용 네트워크를 지능형 항만 물류 시스템에 적용하기 위할 연구가 최근 다양하게 이루어지고 있다. 본 논문에서는 NMEA 2000의 기반이 되는 CAN 프로토콜을 이용한 크레인 시스템의 타당성을 검증하기 위하여 단순화된 네트워크 기반 제어 시스템을 구현하였다.
e-Navigation 환경에서는 선박에서 발생하는 다양한 정보를 통합 관리할 수 있는 시스템이 요구되고 있다. 이러한 시스템에 적용할 수 있는 표준으로 IEC 61162-450이 있다. 본 논문에서는 IEC 61162-450 표준을 기반으로 선행 연구된 여러 요소기술을 적용하여 선박 통합 정보시스템의 아키텍처를 설계하고 구현하였다. 이러한 요소기술에는 NMEA 2000 게이트웨이, 무선 센서 게이트웨이, 데이터베이스, 모니터링 어플리케이션 등이 있다. 또한 본 논문에서는 시험 및 검증을 통하여 구현한 시스템의 유용성을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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