Kim, Jeong-Rok;Hyeon, Jong-Wu;Koh, Hyeok-Jun;Kweon, Hyuck-Min;Cho, Il-Hyoung
Journal of Ocean Engineering and Technology
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v.29
no.2
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pp.191-198
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2015
In this study, we proposed a new type of dual-buoy wave energy converter (WEC) exploiting multi-resonance and analyzed the experimental results from a model test in a 2-D wave flume. A dual-buoy WEC using multi-resonance has two advantages: high efficiency at the resonant frequencies and the potential to extend the frequency range available to extract wave power from the WEC. The suggested WEC was composed of an outer buoy and an inner buoy sliding vertically inside the outer buoy. As the power take-off device, a linear electric generator (LEG) consisting of permanent magnets and coils fixed at each buoy was adopted. Electricity was produced by the relative heave motion between the two buoys. To search for the optimal shape of a dual-buoy WEC, we conducted experiments on the heave motion of a two-body system in regular waves without an LEG installed. Model tests with six combinations of experimental models were conducted in order to find the motion characteristics of a dual-buoy WEC. It was found that model 2, which included a ring-shaped appendage to move the resonant frequency of the outer buoy toward a high value, showed a higher relative heave response amplitude operator (RAO) curve than model 1. In addition, the double-peak shape of the heave RAO curve shown for model 2 indicated the extension of the frequency range for extracting wave power in irregular waves.
Kim, Si Moon;Lee, Un Hyun;Kwon, Hyuk Jin;Kim, Joon-Young;Kim, Jeongchang
IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
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v.6
no.2
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pp.109-116
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2017
In this paper, we propose an Internet of Things (IoT) platform for ocean observation buoys. The proposed system consists of various sensor modules, a gateway, and a remote monitoring site. In order to integrate sensor modules with various communications interfaces, we propose a controller area network (CAN)-based sensor data packet and a protocol for the gateway. The proposed scheme supports the registration and management of sensor modules so as to make it easier for the buoy system to manage various sensor modules. Also, in order to extend communication coverage between ocean observation buoys and the monitoring site, we implement a multi-hop relay network based on a mesh network that can provide greater communication coverage than conventional buoy systems. In addition, we verify the operation of the implemented multi-hop relay network by measuring the received signal strength indication between buoy nodes and by observing the collected data from the deployed buoy systems via our monitoring site.
In this paper, we propose a buoy system based on multi-hop relay networks for ocean observation. The proposed system consists of various sensor modules, a gateway, wireless communication modules, and a remote monitoring site. The sensor modules are integrated with various communication interfaces and connected to the gateway of the proposed buoy system with an unified protocol based on controller area network (CAN)-bus. In order to communicate with the remote monitoring site and extend the coverage, the proposed system uses long-term evolution (LTE) router and XBee mesh network modules. The field test results show that the proposed system can extend the coverage using the proposed multi-hop relay network.
The diffraction and radiation of linear waves by an array of truncated floating multiple buoys are solved using the interaction theory based on a matched eigenfunction expansion method (MEEM). The interaction processes between multiple buoys are very complex and numerous, because the scattered and radiated waves from each buoy affect the others in the array. Our primary aim is therefore to construct the rigorous wave exciting forces and hydrodynamic forces to deal with the problem of multiple interactions. This present method is applied to a square array of four buoys with two incidence angles, and the results are given for the wave excitation forces on each buoy, heave RAO for each buoy heaving independently, and wave elevations around the buoys and wave run-up. The analytical solutions are in good agreement with the numerical solutions obtained from commercial code (WAMIT).
Journal of information and communication convergence engineering
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v.6
no.3
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pp.249-254
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2008
Moored ocean buoys are technically feasible approach for making sustained time series observation in the oceans and will be an important component of any long-term ocean observing system. The 3M disc buoy carried Zeno 3200, MCCB, Orbcomm, Global Star and Bluetooth module. The deployments have relied on Orbcomm and Global Star as the primary satellite communications system. In addition to detailing our practical experience in the use of Orbcomm and Global Star as high latitudes, we will present some of scientific sensor results regarding real-time oceanographic and meteorological parameters such as wind speed, wave height and etc. In this paper we present the design and implementation of a small-scale buoy sensor network. One of the major challenges is that the network is hard to access after its deployment and hence both hardware and software must be robust and reliable.
Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2001.05b
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pp.1133-1138
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2001
The focus of this paper is on the numerical investigation of obliquely incident wane interactions with a system composed of full submerged and floating dual buoy/vertical-flexible-membrane breakwaters placed in parallel with spacing. The fully submerged systems allow surface and bottom clearances to enable wave transmission over and under the system. The problem is formulated based on the two-dimensional multi-domain hydro-elastic linear wave-body interaction theory. The hydrodynamic interaction of oblique incident waves with the combination of the rigid and flexible bodies was solved by the distribution of the simple sources (modified Bessel function of fille second kind) tat satisfy the Helmholz governing equation. Using this computer program, the performance of various dual systems varying buoy radiuses and drafts, membrane lengths, clearances. spacing, mooring-lines stiffness, mooring types, water depth, and wave characteristics is thoroughly examined. It is found that the fully submerged and floating dual buoy/membrane breakwaters call, if it is properly tuned to the coming waves, have good performances ill reflecting the obliquely incident waves over a tilde range of wave frequency and headings.
The focus of this paper is on the numerical investigation of obliquely incident wav interactions with a system composed of fully submerged and floating dual buoy/vertical-flexible-membrane breakwaters placed in parallel with spacing between two systems. The fully submerged two systems allow surface and bottom gaps to enable wave transmission over and under the system. The problem is formulated based on the two-dimensional multi-domain hydro-elastic linear wave-body interaction theory. The hydrodynamic interaction of oblique incident waves with the combination of the rigid and flexible bodies was solved by the distribution of the simple sources (modified Bessel function of the second kind) that satisfy the Helmholz governing equation in fluid domains. A boundary element program for three fluid domains based on a discrete membrane dynamic model and simple source distribution method is developed. Using this developed computer program, the performance of various dual systems varying buoy radiuses and drafts, membrane lengths, gaps, spacing, mooring-lines stiffness, mooring types, water depth, and wave characteristics is thoroughly examined. It is found that the fully submerged and floating dual buoy/membrane breakwaters can, if it is properly tuned to the coming waves, have good performances in reflecting the obliquely incident waves over a wide range of wave frequency and headings.
This paper proposes a multi absorbing wave energy converter design, in which a hydrostatic transmission is used to transfer wave energy to electric energy. The most important feature of this system is its combination of the pressure coupling principle with the use of a hydraulic accumulator to eliminate the effects of wave power fluctuation; this maintains a constant speed of the hydraulic motor. Tilt motion of a floating buoy was employed as the power take-off mechanism. Furthermore, a PID controller was designed to carry out the speed control of the hydraulic motor. The design offers some advantages such as extending the life of the hydraulic components, increasing the amount of energy harvested, and stabilizing the output speed.
The real-name electric fishing gear system is one of the important policy capable to build 'abundant fishing ground' and to protect marine environment. And, fishing gear automatic-identification system is one of IoT services that can implement above-mentioned policy by using communication such as low power wide area (LPWA) and multi-sensing techniques. Fishing gear automatic -identification system can gather the location data and lost/hold data from electric buoy floated in sea and can provide them to fishermen and monitoring center in land. We have developed the communication modules and electric buoy consisted of fishing gear automatic-identification system. In this paper, we report the test results of communication distance between electric buoy and wireless node installed in fish boat and location error of electric buoy. It is confirmed that line of sight (LOS) distance between electric buoy and wireless node is obtained to be 62 km, which is two times of the desired value, and location error is obtained to be CEP 1 m, which is smaller than the desired value of CEP 5 m. Therefore, it is expected that service area and accuracy of the developed fishing gear automatic-identification system is more extended.
Journal of information and communication convergence engineering
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v.7
no.2
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pp.176-181
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2009
This study is part of a project to develop and improve mooring systems for oceanographic use that include an electro-optical sensor, 1MHz Nortek Aquadopp Doppler Profiler and AIRMAR multipurpose Sensor. The adaption of Doppler current profilers to measure directional wave spectra has provided a new instrumentation approach to coastal and nearshore oceanographic studies. The HEIOB is developed are light weight and of a compact design, and can be easily installed in marine environment. Since there are no base station and gateways in marine environments, we selected CDMA and Orbcomm to send the data information. Therefore, the data can be sent by either e-mail service or Short Message Service (SMS). This paper will present some of scientific sensor results regarding real-time oceanographic and meteorological parameters such as wind spend, wind direction, wave direction, and etc. The modeling and test results highlight the engineering challenges associated with designing these systems for long lifetimes. It can also be used in future application to build wave observation buoy network in real-time using multiple ubiquitous buoys that share wave data and allow analysis of multipoint, multi-layer wave profiler.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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