KR20240148672A

KR20240148672A - Apparatus for diagnosing engine of ship and system

Info

Publication number: KR20240148672A
Application number: KR1020230044379A
Authority: KR
Inventors: 함범철
Original assignee: 에이치디한국조선해양 주식회사; 에이치디현대중공업 주식회사
Priority date: 2023-04-04
Filing date: 2023-04-04
Publication date: 2024-10-11

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 엔진 진단 장치는, 선박의 엔진에 관한 엔진 데이터를 획득하는 데이터 획득부, 상기 데이터 획득부에 의해 획득된 상기 엔진 데이터에 기초하여 엔진의 연소 성능을 진단하는 진단부, 상기 진단부의 진단 결과, 상기 엔진의 연소 성능에 이상 징후가 발견되면, 사전에 학습된 디지털 트윈 모델을 기반으로 시뮬레이션을 수행하는 시뮬레이션부, 및 상기 진단 결과를 송신하고, 상기 시뮬레이션 결과에 따라 대응되는 가이드 정보를 송신하는 엔진 제어기를 포함한다.According to one embodiment of the present invention, a ship engine diagnostic device includes a data acquisition unit that acquires engine data regarding a ship engine, a diagnostic unit that diagnoses combustion performance of the engine based on the engine data acquired by the data acquisition unit, a simulation unit that performs a simulation based on a pre-learned digital twin model when an abnormality is found in the combustion performance of the engine based on a diagnosis result of the diagnostic unit, and an engine controller that transmits the diagnosis result and transmits corresponding guide information according to the simulation result.

Description

{APPARATUS FOR DIAGNOSING ENGINE OF SHIP AND SYSTEM}

본 발명은 디지털 트윈 모델을 엔진 진단 시스템에 탑재하여, 실시간으로 수집되는 데이터와 엔진의 문제 발생시 수집된 데이터를 활용하여 엔진의 문제 발생을 예측하고 진단하는 선박용 엔진 진단 장치 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a ship engine diagnostic device and system that predicts and diagnoses engine problems by using data collected in real time and data collected when engine problems occur by installing a digital twin model in an engine diagnostic system.

일반적으로, 선박 엔진의 핵심 성능은 메인 프로세스인 연소 사이클의 분석, 모니터링에 대한 부분은 주로 엔진 실린더의 연소 압력에 관한 열역학적 분석에 대한 결과를 포함한다.In general, the core performance of a marine engine mainly includes the results of thermodynamic analysis of the combustion pressure in the engine cylinder, which is the part about the analysis and monitoring of the combustion cycle, which is the main process.

엔진 실린더의 연소 압력은 직접 압력 센서를 이용하여 취득할 뿐만 아니라, 진동, 타 연관 데이터 등을 통해 계산 등의 다양한 방법이 존재한다.The combustion pressure of an engine cylinder can be obtained directly using a pressure sensor, but there are various methods for calculating it, such as through vibration and other related data.

그러나, 이러한 데이터의 취득과 분석 과정을 실시간으로 진행하며 엔진 운전에 직접 연계되어 솔루션을 제공하고, 취득된 데이터의 지속적인 저장, 관리하는 등의 실질적인 진단 솔루션으로의 기능 부재로 실제 운전 중 문제가 발생했을 때의 데이터 활용 및 확보에 어려움이 있다.However, the lack of functions as a practical diagnostic solution, such as real-time data acquisition and analysis, providing solutions directly linked to engine operation, and continuous storage and management of acquired data, makes it difficult to utilize and secure data when problems occur during actual driving.

또한, 엔진에 문제가 발생한 경우, 선박 내에 엔진 전문가가 없으면 엔진의 문제를 바로 해결할 수 없을 뿐만 아니라, 엔진의 문제로 인해 엔진이 정지하거나 해당 선박을 폐기 시키는 상황까지 발생할 수 있다.In addition, if there is a problem with the engine, if there is no engine expert on board the ship, not only will the engine problem not be resolved immediately, but the engine problem may also cause the engine to stop or even lead to the ship being scrapped.

본 발명의 목적은, 엔진에서 실시간으로 획득되는 엔진 데이터에 이상 징후가 발생하는지를 실시간으로 진단하고, 이상 징후가 발생하는 경우에 디지털 트윈 모델을 적용하여 시뮬레이션을 수행함으로써 이후 발생할 수 있는 엔진의 문제 상황을 미리 예측하는 선박용 엔진 진단 장치 및 시스템을 제공함에 있다.The purpose of the present invention is to provide a ship engine diagnostic device and system that diagnoses in real time whether an abnormality occurs in engine data acquired in real time from an engine, and, when an abnormality occurs, performs a simulation by applying a digital twin model, thereby predicting engine problems that may occur in the future.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 엔진의 연소 성능 이상 징후에 대해 예측되는 문제 상황을 해결할 수 있는 가이드를 제공함으로써, 엔진 전문가가 선박 내에 존재하지 않더라도 선박 내 관리자 또는 작업자가 엔진 문제를 해결할 수 있도록 하는 선박용 엔진 진단 장치 및 시스템을 제공함에 있다.In addition, according to one embodiment of the present invention, a ship engine diagnostic device and system are provided that enable a ship manager or worker to solve engine problems even if an engine expert is not present on board the ship by providing a guide for solving a problem situation predicted for an abnormal combustion performance sign of the engine.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

일 실시예에서, 상기 진단부는, 상기 엔진으로부터 실시간 획득되는 엔진 데이터와, 사전에 저장된 엔진 데이터를 비교하여 상기 엔진의 연소 성능에 이상 징후가 발견되는지를 진단하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the diagnostic unit is characterized by comparing engine data acquired in real time from the engine with engine data stored in advance to diagnose whether an abnormality is found in the combustion performance of the engine.

일 실시예에서, 상기 시뮬레이션부는, 상기 엔진의 연소 성능에 대한 이상 징후가 설정된 시간 이상 지속적으로 발견되면, 해당 엔진 데이터에 기초하여 시뮬레이션을 수행하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the simulation unit is characterized in that, if an abnormal sign of combustion performance of the engine is continuously detected for a set period of time or longer, a simulation is performed based on the corresponding engine data.

일 실시예에서, 상기 시뮬레이션부는, 상기 엔진의 연소 성능에 대한 이상 징후가 설정된 시간 동안 기준 횟수 이상 발견되면, 해당 엔진 데이터에 기초하여 시뮬레이션을 수행하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the simulation unit is characterized in that, if an abnormal sign of combustion performance of the engine is found more than a standard number of times during a set period of time, a simulation is performed based on the corresponding engine data.

일 실시예에서, 상기 시뮬레이션부는, 상기 엔진의 연소 성능에 대한 이상 징후가 발견된 엔진 데이터를 상기 디지털 트윈 모델에 적용하여 엔진 운용에 대한 시뮬레이션을 수행하고, 엔진 운용에 따른 문제 상황 예측 결과를 출력하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the simulation unit is characterized by applying engine data in which an abnormality in combustion performance of the engine is found to the digital twin model to perform a simulation of engine operation, and outputting a result of predicting a problem situation according to engine operation.

일 실시예에서, 상기 디지털 트윈 모델은, 상기 선박의 정속 운행 시에 획득되는 엔진 데이터에 기초하여 학습된 모델인 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the digital twin model is characterized in that it is a model learned based on engine data acquired while the vessel is operating at a constant speed.

일 실시예에서, 상기 디지털 트윈 모델은, 상기 선박의 정박 시에 획득되는 엔진 데이터에 기초하여 학습된 모델인 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the digital twin model is characterized in that it is a model learned based on engine data acquired when the vessel is anchored.

일 실시예에서, 상기 디지털 트윈 모델은, 상기 엔진의 연소 성능에 대한 이상 징후가 발견되기 전, 후 데이터에 기초하여 학습된 모델인 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the digital twin model is characterized in that it is a model learned based on data before and after abnormal signs of combustion performance of the engine are discovered.

일 실시예에서, 상기 디지털 트윈 모델은, 상기 엔진에 문제 상황이 발생하기 전, 후 데이터에 기초하여 학습된 모델인 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the digital twin model is characterized in that it is a model learned based on data before and after a problem situation occurs in the engine.

일 실시예에서, 상기 디지털 트윈 모델은, 상기 선박과 통신 연결된 육상 관제 서버의 원격 제어에 의해 업데이트되는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the digital twin model is characterized in that it is updated by remote control of a shore-based control server in communication with the vessel.

일 실시예에서, 상기 시뮬레이션부는, 상기 엔진의 연소 성능에 이상 징후가 지속되는 경우 예측되는 문제 상황에 대한 정보 및 해당 문제 상황을 해결하기 위한 가이드 정보를 상기 시뮬레이션 결과로 출력하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the simulation unit is characterized in that it outputs information on a predicted problem situation and guide information for resolving the problem situation as a simulation result when an abnormality in the combustion performance of the engine persists.

일 실시예에서, 상기 엔진 제어기는, 상기 시뮬레이션 결과를 선박 내 관리자 및 작업자 중 적어도 하나의 단말로 송신하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the engine controller is characterized by transmitting the simulation result to at least one terminal among the ship's managers and workers.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템은, 선박의 엔진에 관한 엔진 데이터를 획득하여 송신하고, 상기 엔진 데이터에 기초하여 상기 엔진의 연소 성능을 진단하는 선박용 엔진 진단 장치, 및 상기 선박용 엔진 진단 장치와 통신 연결되어, 상기 선박의 엔진의 연소 성능에 이상 징후 발생 시, 상기 선박용 엔진 진단 장치로부터 수신된 진단 결과 및 엔진 데이터에 기초하여 사전에 학습된 디지털 트윈 모델을 기반으로 시뮬레이션을 수행하고, 시뮬레이션 결과에 따라 대응되는 가이드 정보를 상기 선박용 엔진 진단 장치로 송신하는 육상 관제 서버를 포함 한다.In addition, a system according to one embodiment of the present invention includes a marine engine diagnostic device that obtains and transmits engine data regarding a vessel's engine and diagnoses combustion performance of the engine based on the engine data, and a land-based control server that is communicatively connected to the marine engine diagnostic device, performs a simulation based on a digital twin model learned in advance based on the diagnostic result and engine data received from the marine engine diagnostic device when an abnormality occurs in the combustion performance of the vessel's engine, and transmits corresponding guide information to the marine engine diagnostic device based on the simulation result.

일 실시예에서, 상기 선박용 엔진 진단 장치는, 상기 엔진의 연소 성능에 대한 이상 징후가 설정된 시간 이상 지속적으로 발견되면, 상기 육상 관제 서버로 진단 결과를 송신하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the ship engine diagnostic device is characterized in that, if an abnormal sign of combustion performance of the engine is continuously detected for a set period of time or longer, the device transmits a diagnostic result to the land-based control server.

일 실시예에서, 상기 선박용 엔진 진단 장치는, 상기 엔진의 연소 성능에 대한 이상 징후가 설정된 시간 동안 기준 횟수 이상 발견되면, 상기 육상 관제 서버로 진단 결과를 송신하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the ship engine diagnostic device is characterized in that, when an abnormal sign of combustion performance of the engine is detected more than a standard number of times during a set period of time, the device transmits a diagnostic result to the land-based control server.

일 실시예에서, 상기 디지털 트윈 모델은, 복수의 선박에 설치된 엔진 진단 장치들로부터 각각 수신된 데이터에 기초하여 각 선박 종류별, 각 상황별로 학습된 복수 개의 디지털 트윈 모델을 포함하는 것을 한다.In one embodiment, the digital twin model includes a plurality of digital twin models learned for each type of ship and each situation based on data received from engine diagnostic devices installed on each ship.

일 실시예에서, 상기 서버는, 상기 엔진의 연소 성능에 이상 징후가 발견된 선박 및 그의 엔진 데이터에 해당되는 디지털 트윈 모델을 호출하고, 해당 선박의 엔진 데이터를 상기 호출된 디지털 트윈 모델에 적용하여 시뮬레이션을 수행하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the server is characterized in that it calls a digital twin model corresponding to a vessel and its engine data in which an abnormality in combustion performance of the engine is found, and performs a simulation by applying the engine data of the vessel to the called digital twin model.

일 실시예에서, 상기 디지털 트윈 모델은, 상기 선박의 정속 운행 시 및 정박 시에 획득되는 엔진 데이터에 기초하여 학습된 모델인 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the digital twin model is characterized in that it is a model learned based on engine data acquired while the vessel is operating at constant speed and while at anchor.

일 실시예에서, 상기 디지털 트윈 모델은, 상기 엔진의 연소 성능에 대한 이상 징후가 발견되기 전, 후 데이터, 및 상기 엔진에 문제 상황이 발생하기 전, 후 데이터에 기초하여 학습된 모델인 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the digital twin model is characterized in that it is a model learned based on data before and after an abnormal sign of combustion performance of the engine is discovered, and data before and after a problem situation occurs in the engine.

일 실시예에서, 상기 서버는, 상기 엔진의 연소 성능에 이상 징후가 지속되는 경우 예측되는 문제 상황에 대한 정보 및 해당 문제 상황을 해결하기 위한 가이드 정보를 포함하는 상기 시뮬레이션 결과를 상기 엔진의 연소 성능에 이상 징후가 발견된 선박에 대응하여 사전에 등록된 선박 내 관리자 및 작업자 중 적어도 하나 이상의 단말로 송신하는 것을 한다.In one embodiment, the server transmits the simulation results, which include information on a predicted problem situation and guide information for resolving the problem situation when an abnormality in the combustion performance of the engine persists, to at least one terminal among managers and workers registered in advance in response to a ship in which an abnormality in the combustion performance of the engine is found.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 엔진에서 실시간으로 획득되는 엔진 데이터에 이상 징후가 발생하는지를 실시간으로 진단하고, 이상 징후가 발생하는 경우에 디지털 트윈 모델을 적용하여 시뮬레이션을 수행함으로써 이후 발생할 수 있는 엔진의 문제 상황을 미리 예측할 수 있는 효과가 있다.According to one embodiment of the present invention, it is possible to diagnose in real time whether an abnormality occurs in engine data acquired in real time from an engine, and, in the event that an abnormality occurs, to perform a simulation by applying a digital twin model, thereby enabling the prediction of engine problems that may occur in the future.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 엔진의 연소 성능 이상 징후에 대해 예측되는 문제 상황을 해결할 수 있는 가이드를 제공함으로써, 엔진 전문가가 선박 내에 존재하지 않더라도 선박 내 관리자 또는 작업자가 엔진 문제를 해결할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to one embodiment of the present invention, by providing a guide for resolving a problem situation predicted for an abnormal combustion performance sign of an engine, there is an effect in which a manager or worker on board a ship can resolve an engine problem even if an engine expert is not present on board the ship.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 엔진 진단 장치가 적용된 시스템 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 엔진 진단 장치의 제어 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 엔진 진단 장치의 데이터 저장부에 저장되는 데이터 구조를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 육상 관제 서버의 제어 구조를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 방법이 실행되는 컴퓨팅 환경을 도시한 도면이다.FIG. 1 is a diagram illustrating a system configuration to which a marine engine diagnostic device according to one embodiment of the present invention is applied.
FIG. 2 is a drawing illustrating a control structure of a ship engine diagnostic device according to one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a data structure stored in a data storage unit of a ship engine diagnostic device according to one embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating a control structure of a land control server according to one embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating a computing environment in which a method according to one embodiment of the present invention is executed.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings. When adding reference numerals to components in each drawing, it should be noted that the same components are given the same numerals as much as possible even if they are shown in different drawings. In addition, when describing embodiments of the present invention, if it is determined that a specific description of a related known configuration or function hinders understanding of the embodiments of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.In describing components of embodiments of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), (b), etc. may be used. These terms are only intended to distinguish the components from other components, and the nature, order, or sequence of the components are not limited by these terms. In addition, unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as generally understood by a person of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning they have in the context of the relevant technology, and shall not be interpreted in an idealized or overly formal sense, unless explicitly defined in this application.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 엔진 진단 장치가 적용된 시스템 구성을 도시한 도면이다.FIG. 1 is a diagram illustrating a system configuration to which a marine engine diagnostic device according to one embodiment of the present invention is applied.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 엔진 진단 시스템은 선박용 엔진 진단 장치(100) 및 육상 관제 서버(200)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a ship engine diagnostic system according to one embodiment of the present invention includes a ship engine diagnostic device (100) and a land-based control server (200).

선박용 엔진 진단 장치(100)는 엔진이 동작하는 동안 엔진 운행 데이터를 수집하고, 수집된 엔진 운행 데이터에 기초하여 엔진의 고장 상태를 사전에 예측하고 이에 대처하기 위한 장치로서, 선박용 엔진 진단 장치(100)의 세부 구성을 도 2를 참조하도록 한다.A ship engine diagnostic device (100) is a device that collects engine operation data while the engine is in operation, predicts engine failure status in advance based on the collected engine operation data, and responds to it. Refer to FIG. 2 for a detailed configuration of the ship engine diagnostic device (100).

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 엔진 진단 장치의 제어 구조를 도시한 도면이다.FIG. 2 is a drawing illustrating a control structure of a ship engine diagnostic device according to one embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 엔진 진단 장치(100)는 데이터 획득부(110), 데이터 저장부(120), 엔진 제어기(130), 진단부(140), 시뮬레이션부(150) 및 디지털 트윈 모델(160)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2, a ship engine diagnostic device (100) according to one embodiment of the present invention may include a data acquisition unit (110), a data storage unit (120), an engine controller (130), a diagnostic unit (140), a simulation unit (150), and a digital twin model (160).

여기서, 데이터 획득부(110)는 선박의 엔진과 함께 엔진룸에 배치되고, 엔진 제어기(130), 진단부(140) 및 시뮬레이션부(150)는 엔진룸과 물리적으로 이격된 엔진 제어룸에 배치될 수 있다. 또한, 데이터 저장부(120) 및 디지털 트윈 모델(160)이 저장된 DB도 엔진 제어룸에 배치될 수 있다. 물론, 각 구성요소들의 배치 위치는 실시 형태에 따라 다양하게 변경 가능함은 당연한 것이다.Here, the data acquisition unit (110) is placed in the engine room together with the ship's engine, and the engine controller (130), diagnostic unit (140), and simulation unit (150) may be placed in the engine control room physically separated from the engine room. In addition, the data storage unit (120) and the DB in which the digital twin model (160) is stored may also be placed in the engine control room. Of course, it is natural that the arrangement positions of each component may be changed in various ways depending on the embodiment.

데이터 획득부(110)는 엔진의 성능 분석을 위한 데이터를 실시간 취득할 수 있다. 이때, 데이터 획득부(110)는 엔진에 설치된 센서를 통해 엔진의 실린더에 관한 데이터를 직접 획득할 수 있다. The data acquisition unit (110) can acquire data for engine performance analysis in real time. At this time, the data acquisition unit (110) can directly acquire data regarding the cylinders of the engine through a sensor installed in the engine.

일 예로, 데이터 획득부(110)는 엔진의 실린더에 대한 진동 데이터, 엔진 전체의 진동 데이터 및 엔진의 실린더의 압력 데이터 등을 획득할 수 있다.For example, the data acquisition unit (110) can acquire vibration data for a cylinder of the engine, vibration data for the entire engine, and pressure data for a cylinder of the engine.

여기서, 데이터 획득부(110)는 픽업 센서(Pickup sensor), 노크 센서(knock sensor) 등으로부터 엔진의 실린더의 진동 데이터를 획득할 수 있다.Here, the data acquisition unit (110) can acquire vibration data of the engine cylinder from a pickup sensor, a knock sensor, etc.

또한, 데이터 획득부(110)는 어쿠스틱 이미션 센서(acoustic emission sensor) 등으로부터 엔진 전체의 진동 데이터를 획득할 수 있다.Additionally, the data acquisition unit (110) can acquire vibration data of the entire engine from an acoustic emission sensor, etc.

또한, 데이터 획득부(110)는 엔진의 실린더의 압력 데이터를 획득할 수 있다.Additionally, the data acquisition unit (110) can acquire pressure data of the engine cylinder.

한편, 선박에 2기 이상의 엔진이 적용되는 경우, 데이터 획득부(110)는 2기 이상의 엔진에 동시에 연결될 수도 있다.Meanwhile, if two or more engines are applied to the ship, the data acquisition unit (110) may be connected to two or more engines simultaneously.

만일, 실린더 압력 취득 장치가 별도로 구비된 경우, 데이터 획득부(110)는 실린더 압력 취득 장치와 통신 연결되어, 엔진의 실린더에 관한 데이터를 간접적으로 획득할 수도 있다. 일 예로, 데이터 획득부(110)는 실린더 압력 취득 장치와 Modbus TCP 등의 통신 방식을 이용하여 통신 연결될 수 있다.If a cylinder pressure acquisition device is separately provided, the data acquisition unit (110) may be connected to the cylinder pressure acquisition device indirectly to acquire data regarding the cylinders of the engine. For example, the data acquisition unit (110) may be connected to the cylinder pressure acquisition device using a communication method such as Modbus TCP.

데이터 획득부(110)는 엔진의 실린더와 관련된 데이터 외에도 엔진의 성능을 진단하는데 적용되는 모든 운용 데이터를 획득할 수 있다.The data acquisition unit (110) can acquire all operational data applicable to diagnosing engine performance in addition to data related to the engine cylinders.

데이터 획득부(110)에 의해 실시간으로 획득된 데이터는 데이터 저장부(120)에 저장될 수 있다.Data acquired in real time by the data acquisition unit (110) can be stored in the data storage unit (120).

데이터 저장부(120)는 데이터 획득부(110)에 의해 획득된 데이터가 실시간으로 저장되며, 저장 데이터 저장부(120)에 저장된 데이터는 지정된 주기 마다 지속적으로 관리될 수 있다. The data storage unit (120) stores data acquired by the data acquisition unit (110) in real time, and the data stored in the storage data storage unit (120) can be continuously managed at specified intervals.

일 예로, 데이터 저장부(120)에 저장된 데이터는 소정 기간 동안 저장되며, 데이터 저장부(120)의 저장 공간이 한도치를 초과하는 경우에는 오래된 데이터부터 순차적으로 자동 삭제될 수 있다.For example, data stored in the data storage unit (120) is stored for a predetermined period of time, and when the storage space of the data storage unit (120) exceeds a limit, data may be automatically deleted sequentially starting from the oldest data.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 저장부에 저장되는 데이터 구조를 도시한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 데이터 저장부(120)에 저장된 데이터 중 엔진의 연소 성능과 관련된 파라미터를 포함하는 데이터는 별도로 관리될 수 있다. FIG. 3 is a diagram illustrating a data structure stored in a data storage unit according to one embodiment of the present invention. As illustrated in FIG. 3, data including parameters related to combustion performance of an engine among the data stored in the data storage unit (120) may be managed separately.

특히, 엔진의 연소 성능과 관련된 파라미터 중 이상 징후가 발견된 데이터는 데이터 저장부(120)의 별도 저장 공간에 저장되어 관리될 수도 있다. 이때, 엔진의 연소 성능과 관련된 파라미터에 대한 이상 징후가 발견되기 전후의 데이터가 저장될 수 있다. In particular, data in which an abnormality is found among the parameters related to the combustion performance of the engine may be stored and managed in a separate storage space of the data storage unit (120). At this time, data before and after an abnormality is found for the parameters related to the combustion performance of the engine may be stored.

여기서, 데이터 저장부(120)의 별도 저장 공간은 저장된 데이터가 삭제되지 않도록 잠금 기능이 설정될 수 있다.Here, a separate storage space of the data storage unit (120) can be set with a lock function to prevent stored data from being deleted.

한편, 엔진의 연소 성능과 관련된 파라미터에 대한 이상 징후가 발견되기 전후의 데이터는 데이터 저장부(120)가 아닌 외부에 구비된 별도의 저장공간, 예를 들어, 블랙박스 등에 저장될 수도 있다.Meanwhile, data before and after an abnormality in a parameter related to the combustion performance of the engine is discovered may be stored in a separate storage space provided externally, such as a black box, rather than in the data storage unit (120).

엔진 제어기(130)는 선박용 엔진 진단 장치(100)의 각 구성들과 연결되어 엔진 진단 장치의 전반적인 기능을 수행할 수 있다. 여기서, 엔진 제어기(130)는 프로세서(processor)나 CPU(central processing unit)와 같은 하드웨어 장치이거나, 또는 프로세서에 의하여 구현되는 프로그램일 수 있다.The engine controller (130) is connected to each component of the ship engine diagnostic device (100) and can perform the overall function of the engine diagnostic device. Here, the engine controller (130) may be a hardware device such as a processor or a central processing unit (CPU), or a program implemented by a processor.

엔진 제어기(130)는 데이터 획득부(110)에 의해 획득된 데이터를 데이터 저장부(120)에 저장하고 관리할 수 있다. 또한, 엔진 제어기(130)는 진단부(140)의 진단 결과를 저장할 수 있다.The engine controller (130) can store and manage data acquired by the data acquisition unit (110) in the data storage unit (120). In addition, the engine controller (130) can store the diagnosis results of the diagnosis unit (140).

엔진 제어기(130)는 획득된 데이터를 핵심 부품의 상태 기반 유지보수를 위한 구성에 연계 가능하도록 선상에서 장기적으로 데이터를 저장하고 관리할 수 있으며, 엔진의 고장을 사전에 예방하고 대처하는 무인 선박용 적응 제어로 확장하기 위한 기반 기술 개발을 위해 데이터 베이스를 확보할 수 있다. The engine controller (130) can store and manage data on board for the long term so that the acquired data can be linked to a configuration for status-based maintenance of key components, and can secure a database for the development of basic technologies for expanding adaptive control for unmanned ships to prevent and deal with engine failures in advance.

추가로, 엔진 제어기(130)는 지속적인 데이터베이스 구축을 위해, 데이터 저장부(120)에 저장된 데이터를 네트워크를 활용하여 육상 관제 서버(200)로 전송할 수 있다.Additionally, the engine controller (130) can transmit data stored in the data storage unit (120) to the land control server (200) via a network to build a continuous database.

엔진 제어기(130)는 상시 저장의 경우 취득 데이터를 지정된 사이클 수 기준으로 지속적으로 저장 관리할 수 있다. 예를 들어, 일정 기간(약 3달) 이내의 데이터는 데이터 저장부(120)에 보관되며, 엔진 제어기(130)는 해당 데이터 저장부(120)의 저장 용량이 지정 수준 이상이 되면 오래된 데이터부터 순차적으로 자동 삭제할 수 있다. In the case of continuous storage, the engine controller (130) can continuously store and manage acquired data based on a specified number of cycles. For example, data within a certain period (approximately 3 months) is stored in the data storage unit (120), and the engine controller (130) can automatically delete data sequentially starting from the oldest data when the storage capacity of the data storage unit (120) exceeds a specified level.

만일, 데이터를 블랙박스에 저장하는 경우 연소 성능에 영향을 줄 수 있는 연관 파라미터들에 대한 이상 징후 발생(알람 발생) 시, 이상 징후 발생 전후의 일정 기간 데이터를 별도 저장하여 관리할 수 있다. If data is stored in a black box, when an abnormality occurs (alarm occurs) in related parameters that may affect combustion performance, data for a certain period before and after the occurrence of the abnormality can be stored and managed separately.

엔진 제어기(130)는 획득된 데이터를 데이터 저장부(120) 또는 블랙박스에 저장하는 경우, 데이터를 압축하여 저장용량이 최적화되도록 할 수 있다.When the engine controller (130) stores acquired data in the data storage unit (120) or black box, it can compress the data to optimize the storage capacity.

엔진 제어기(130)는 저장된 데이터를 육상 관제 서버(200)에 전송할 수 있다. 다만, 연소 성능과 관련된 원본 데이터는 고속 데이터로, 용량이 커서 선박-육상 간 실시간 전송이 어려우므로, 주요 분석 결과만을 포함한 요약 데이터를 육상 관제 서버(200)로 실시간 전송하여 원격 제어에 활용할 수 있도록 한다. 데이터 저장부(120)에 저장되는 데이터 구조에 대한 실시예는 도 3과 같이 나타낼 수 있다.The engine controller (130) can transmit the stored data to the land control server (200). However, the original data related to combustion performance is high-speed data and has a large capacity, making it difficult to transmit in real time between the ship and land, so that summary data including only the main analysis results is transmitted in real time to the land control server (200) so that it can be used for remote control. An example of the data structure stored in the data storage unit (120) can be represented as in FIG. 3.

엔진 제어기(130)는 선박의 정박 시, 혹은 사용자 지정 시기 및 주기 등에 맞추어 대용량의 원본 데이터를 육상 관제 서버(200)로 전송할 수도 있다. 이때, 육상 관제 서버(200)로 전송된 원본 데이터는 육상 관제 서버(200) 내 설치된 분석 소프트웨어를 통해 재생 및 분석될 수 있다.The engine controller (130) may transmit a large amount of original data to the land control server (200) when the ship is anchored, or according to a user-specified time and cycle. At this time, the original data transmitted to the land control server (200) may be reproduced and analyzed through analysis software installed in the land control server (200).

진단부(140)는 데이터 획득부(110)에 의해 실시간으로 획득되는 데이터 중 엔진 성능과 관련된 데이터, 즉, 엔진 데이터를 호출하여 엔진의 연소 성능을 진단할 수 있다. 이때, 진단부(140)는 데이터 획득부(110)에 의해 획득된 엔진 데이터에 따라 열역학 기반으로 실시간 엔진의 연소 성능을 진단할 수 있다. The diagnostic unit (140) can diagnose the combustion performance of the engine by calling engine data, i.e., engine data, from among the data acquired in real time by the data acquisition unit (110). At this time, the diagnostic unit (140) can diagnose the combustion performance of the engine in real time based on thermodynamics according to the engine data acquired by the data acquisition unit (110).

여기서, 진단부(140)는 확보된 실린더 압력 및 크랭크 각도 등의 데이터를 실시간으로 처리 분석할 수 있으며, 진단부(140)는 실시간으로 획득되는 엔진 데이터와 사전에 저장된 엔진 데이터를 비교하여, 엔진의 연소 성능을 진단할 수 있다.Here, the diagnostic unit (140) can process and analyze data such as secured cylinder pressure and crank angle in real time, and the diagnostic unit (140) can diagnose the combustion performance of the engine by comparing engine data acquired in real time with engine data stored in advance.

일 예로, 진단부(140)는 실시간으로 획득되는 엔진 데이터에서 엔진의 연소 성능과 관련된 파라미터를, 사전에 저장된 엔진 데이터에 포함된 파라미터와 비교하여, 실시간으로 획득된 파라미터의 값이 사전에 저장된 파라미터 값의 소정 범위를 초과하는 경우에 엔진의 연소 성능에 대한 이상 징후인 것으로 진단할 수 있다.For example, the diagnostic unit (140) can compare parameters related to combustion performance of the engine from engine data acquired in real time with parameters included in engine data stored in advance, and if the value of the parameter acquired in real time exceeds a predetermined range of the parameter values stored in advance, it can be diagnosed as an abnormal sign of combustion performance of the engine.

일 예로, 진단부(140)는 데이터 획득부(110)로부터 획득된 진동 가속도 파라미터 값과, 이전에 저장된 진동 가속도 파라미터 값을 비교하여, 현재 획득된 진동 가속도 파라미터 값이 이전에 저장된 진동 가속도 파라미터 값의 소정 범위 이내이면 엔진의 연소 성능이 정상인 것으로 진단할 수 있다.For example, the diagnostic unit (140) can compare the vibration acceleration parameter value acquired from the data acquisition unit (110) with the previously stored vibration acceleration parameter value, and if the currently acquired vibration acceleration parameter value is within a predetermined range of the previously stored vibration acceleration parameter value, the engine combustion performance can be diagnosed as normal.

한편, 진단부(140)는 현재 획득된 진동 가속도 파라미터 값이 이전에 저장된 진동 가속도 파라미터 값의 소정 범위를 초과하면 엔진의 연소 성능에 대한 이상 징부가 발생한 것으로 진단할 수 있다.Meanwhile, the diagnostic unit (140) can diagnose that an abnormality in the combustion performance of the engine has occurred if the currently acquired vibration acceleration parameter value exceeds a predetermined range of previously stored vibration acceleration parameter values.

이와 같이, 진단부(140)는 실시간으로 획득되는 엔진 데이터에 기초하여 엔진 연소 성능을 실시간으로 모니터링한다. 진단부(140)에 의해 실시간으로 모니터링되고 있는 엔진 연소 성능은 데이터 저장부(120)에 저장된 이전의 저장 데이터를 불러와 분석 그래프 상에서 오버랩(Overlap)되어 직접 비교될 수 있다. In this way, the diagnostic unit (140) monitors engine combustion performance in real time based on engine data acquired in real time. The engine combustion performance monitored in real time by the diagnostic unit (140) can be directly compared by overlapping previously stored data stored in the data storage unit (120) on an analysis graph.

여기서, 진단부(140)는 사전에 설정된 경로를 통해 엔진 데이터가 저장된 저장 공간에 접근하여 해당 데이터를 자동으로 불러올 수 있으며, 실시 형태에 따라 사용자가 직접 지정한 파일을 찾아 불러올 수도 있다. 이때, 현재 엔진 상태와 유사 조건 및 사용자의 조건 지정을 통한 자동 필터링 기능을 통해 사용성이 개선될 수 있다.Here, the diagnostic unit (140) can access the storage space where the engine data is stored through a pre-set path and automatically retrieve the data, and depending on the embodiment, can also find and retrieve a file directly designated by the user. At this time, usability can be improved through an automatic filtering function through conditions similar to the current engine status and conditions designated by the user.

진단부(140)에 의한 엔진의 연소 성능 분석 데이터는 데이터 저장부(120)에 저장될 수 있다. 진단부(140)에 의한 엔진의 연소 성능 분석 결과는 선박 내 모니터링 화면을 통해 출력되거나, 혹은 지정된 사용자의 단말로 송신될 수도 있다.The engine combustion performance analysis data by the diagnostic unit (140) can be stored in the data storage unit (120). The engine combustion performance analysis results by the diagnostic unit (140) can be output through the monitoring screen in the ship or transmitted to a terminal of a designated user.

엔진 제어기(130)는 진단부(140)의 연소 성능 분석 결과를 확인하여, 엔진의 연소 성능에 대한 이상 징후가 설정된 시간 이상 지속되거나 혹은 설정된 시간 동안 기준 횟수 이상 발생하는 경우, 이후 엔진에 발생할 수 있는 문제 상황을 예측하기 위하여 시뮬레이션부(150)로 엔진 운행 시뮬레이션을 요청할 수 있다.The engine controller (130) checks the combustion performance analysis results of the diagnostic unit (140), and if an abnormal sign of combustion performance of the engine persists for a set period of time or occurs more than a standard number of times during a set period of time, the engine controller (130) may request an engine operation simulation from the simulation unit (150) to predict a problem situation that may occur in the engine in the future.

이에, 시뮬레이션부(150)는 DB에 저장된 디지털 트윈 모델(160)을 활용하여 엔진 운행 시뮬레이션을 수행하여 이후 엔진에 발생할 수 있는 문제 상황을 예측한다.Accordingly, the simulation unit (150) performs engine operation simulation using the digital twin model (160) stored in the DB to predict problems that may occur in the engine in the future.

여기서, 디지털 트윈 모델(160)은 선박의 정속 운행 시 및/또는 정박 시에 획득되는 엔진 데이터에 기초하여 학습된 모델일 수 있다. 디지털 트윈 모델(160)을 선박의 정속 운행 시 및/또는 정박 시에 획득되는 엔진 데이터에 기초하여 학습하는 이유는, 선박이 가속 또는 감속하는 상황에 비해, 정속으로 주행하거나 정박된 상태에서 이상 징후가 발생할 확률이 낮기 때문이다.Here, the digital twin model (160) may be a model learned based on engine data acquired while the ship is running at a constant speed and/or at anchor. The reason for learning the digital twin model (160) based on engine data acquired while the ship is running at a constant speed and/or at anchor is that the probability of abnormal signs occurring while the ship is running at a constant speed or at anchor is lower than when the ship is accelerating or decelerating.

또한, 디지털 트윈 모델(160)은 엔진의 연소 성능에 대한 이상 징후가 발견되기 전, 후 데이터에 기초하여 학습된 모델일 수 있다. 또한, 디지털 트윈 모델(160)은 엔진에 문제가 발생하기 전, 후 데이터에 기초하여 학습된 모델일 수 있다. 여기서, 엔진에 문제가 발생하기 전, 후 데이터는 엔진에 문제가 발생하기 이전의 데이터와, 엔진의 문제 상황에 대한 처리 이력 등이 포함될 수 있다.In addition, the digital twin model (160) may be a model learned based on data before and after abnormal signs of combustion performance of the engine are discovered. In addition, the digital twin model (160) may be a model learned based on data before and after a problem occurs in the engine. Here, the data before and after a problem occurs in the engine may include data before a problem occurs in the engine and processing history for the problem situation of the engine.

디지털 트윈 모델(160)은 선박의 사양 데이터에 기초하여 학습된 모델일 수 있다. 여기서, 사양 데이터는 선박의 설계 사양 데이터와 장비 사양 데이터를 포함할 수 있다.The digital twin model (160) may be a model learned based on the ship's specification data. Here, the specification data may include the ship's design specification data and equipment specification data.

디지털 트윈 모델(160)은 새로운 데이터가 발생하는 경우, 새로 발생한 데이터에 기초하여 업데이트될 수 있다. 실시 형태에 따라, 디지털 트윈 모델(160)은 육상 관제 서버(200)의 원격 제어에 의해 업데이트될 수도 있다.The digital twin model (160) can be updated based on newly generated data when new data occurs. Depending on the embodiment, the digital twin model (160) can also be updated by remote control of the land control server (200).

시뮬레이션부(150)는 실시간으로 획득되는 엔진 데이터를 디지털 트윈 모델(160)에 적용하여 시뮬레이션을 수행한다. The simulation unit (150) performs simulation by applying engine data acquired in real time to a digital twin model (160).

구체적으로, 시뮬레이션부(150)는 선박의 사양 데이터에 기초하여 실제 선박을 모사한 시뮬레이션 선박을 생성한다. 이때, 디지털 트윈 모델(160)은 엔진 데이터를 입력 받아 시뮬레이션 선박을 사전에 설정된 디지털 트윈(digital twin) 방식으로 운용할 수 있다. 디지털 트윈 방식은 시뮬레이션 선박 및 시뮬레이션 선박의 각 구성 요소를 삼차원으로 시각화할 수 있다. Specifically, the simulation unit (150) generates a simulation ship that simulates an actual ship based on the ship's specification data. At this time, the digital twin model (160) can input engine data and operate the simulation ship in a pre-set digital twin manner. The digital twin manner can visualize the simulation ship and each component of the simulation ship in three dimensions.

시뮬레이션부(150)는 선박의 유지, 보수, 관리 등의 원격 지원이 필요할 경우 디지털 트윈 모델(160)을 이용하여 해당 상황을 시뮬레이션한다. 다시 말해, 시뮬레이션부(150)는 엔진 데이터에 기초하여 시뮬레이션 선박의 엔진을 운용하고, 엔진 운용에 따른 예상 결과 등을 제공할 수 있다. The simulation unit (150) simulates the relevant situation using a digital twin model (160) when remote support for maintenance, repair, management, etc. of a ship is required. In other words, the simulation unit (150) can operate the engine of the simulated ship based on engine data and provide expected results according to engine operation.

디지털 트윈 모델(160)은 선박의 정속 주행 시 및/또는 정박 시의 엔진 데이터에 기초하여 학습을 수행함에 따라, 입력되는 엔진 데이터가 정속 주행 시 및/또는 정박 시의 엔진 데이터와 유사한 형태인 경우 정상 운용 상황으로 인식할 수 있다.The digital twin model (160) performs learning based on engine data when the ship is running at a constant speed and/or at anchor, so that if the input engine data is similar to the engine data when the ship is running at a constant speed and/or at anchor, it can be recognized as a normal operating situation.

한편, 엔진 데이터에 이상 징후가 발생한 경우, 시뮬레이션부(150)는 이상 징후가 발생한 엔진 데이터에 기초하여 시뮬레이션을 수행함으로써, 이상 징후가 지속되는 경우 예측되는 문제 상황에 대한 정보 및 해당 문제 상황을 해결하기 위한 가이드를 시뮬레이션 결과로 출력할 수 있다. Meanwhile, when an abnormality occurs in the engine data, the simulation unit (150) performs a simulation based on the engine data in which the abnormality occurs, thereby outputting information on a predicted problem situation and a guide for resolving the problem situation as a simulation result when the abnormality persists.

이에, 엔진 제어기(130)는 이상 징후가 발생한 엔진 데이터에 기초한 시뮬레이션 결과를 선박 내 관리자, 작업자 등의 단말로 송신할 수 있다.Accordingly, the engine controller (130) can transmit simulation results based on engine data in which abnormal signs have occurred to terminals of managers, workers, etc. on board the ship.

이 경우, 선박의 엔진 이상 발생 시, 선박 내에 엔진 전문가가 존재하지 않더라도, 선박 내 관리자, 작업자 등이 시뮬레이션 결과로 출력된 문제 상황 및 가이드를 확인하여 엔진의 문제 상황을 빠르게 인지할 수 있으며, 가이드를 통해 문제 상황을 손쉽게 해결하여 엔진에 문제 상황이 발생하는 것을 방지할 수 있다.In this case, when an engine problem occurs on a ship, even if there is no engine expert on board the ship, managers and workers on board the ship can quickly recognize the engine problem by checking the problem situation and guide output from the simulation results, and easily resolve the problem situation through the guide to prevent the engine problem from occurring.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 육상 관제 서버의 제어 구조를 도시한 도면이다.FIG. 4 is a diagram illustrating a control structure of a land control server according to one embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 육상 관제 서버(200)는 서버 제어기(210), 시뮬레이션부(220) 및 디지털 트윈 모델(230)을 포함할 수 있다. 또한, 육상 관제 서버(200)는 선박들의 엔진 진단 장치들로부터 수집된 데이터가 저장되는 DB(250)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, the land control server (200) may include a server controller (210), a simulation unit (220), and a digital twin model (230). In addition, the land control server (200) may further include a DB (250) in which data collected from engine diagnostic devices of ships are stored.

서버 제어기(210)는 육상 관제 서버(200)의 각 구성들과 연결되어 육상 관제 시스템의 전반적인 기능을 수행할 수 있다. 여기서, 서버 제어기(210)는 프로세서(processor)나 CPU(central processing unit)와 같은 하드웨어 장치이거나, 또는 프로세서에 의하여 구현되는 프로그램일 수 있다.The server controller (210) is connected to each component of the land control server (200) and can perform the overall function of the land control system. Here, the server controller (210) may be a hardware device such as a processor or a central processing unit (CPU), or a program implemented by a processor.

서버 제어기(210)는 선박용 엔진 진단 장치(100)와 통신 연결될 수 있으며, 선박용 엔진 진단 장치(100)로부터 실시간으로 획득 되는 데이터 혹은 요약 데이터를 수신하여 저장하고 관리할 수 있다.The server controller (210) can be connected to a ship engine diagnostic device (100) for communication, and can receive, store and manage data or summary data acquired in real time from the ship engine diagnostic device (100).

이때, 서버 제어기(210)는 선박용 엔진 진단 장치(100)로부터 수신된 데이터에 기초하여 선박에 대한 원격 제어를 수행할 수 있다.At this time, the server controller (210) can perform remote control of the ship based on data received from the ship engine diagnostic device (100).

또한, 서버 제어기(210)는 선박용 엔진 진단 장치(100)에서 엔진 데이터에 대한 이상 징후가 확인된 경우, 이상 징후가 확인된 엔진 데이터 및/또는 진단 결과에 대한 요약 데이터를 수신할 수 있다.In addition, when an abnormality is identified in engine data from the ship engine diagnostic device (100), the server controller (210) can receive summary data on the engine data and/or diagnostic results for which an abnormality is identified.

이때, 서버 제어기(210)는 통신 상태에 따라 선박용 엔진 진단 장치(100)로부터 요약 데이터를 우선 수신하고, 이후 통신이 원활해지는 경우에 엔진 데이터의 원본 데이터를 수신할 수도 있다.At this time, the server controller (210) may first receive summary data from the ship engine diagnostic device (100) depending on the communication status, and then, if communication becomes smooth, may receive the original data of the engine data.

서버 제어기(210)는 선박용 엔진 진단 장치(100)로부터 수신된 데이터에 기초하여 엔진 데이터에 대한 이상 징후가 확인된 경우, 이후 해당 선박의 엔진에 발생할 수 있는 문제 상황을 예측하기 위하여 시뮬레이션부(220)로 엔진 운행 시뮬레이션을 요청할 수 있다.If an abnormality in engine data is identified based on data received from a ship engine diagnostic device (100), the server controller (210) may request an engine operation simulation from the simulation unit (220) to predict a problem situation that may occur in the engine of the ship.

이에, 시뮬레이션부(220)는 디지털 트윈 모델(230)을 활용하여 엔진 운행 시뮬레이션을 수행하여 이상 징후가 발견된 선박의 엔진에 발생할 수 있는 문제 상황을 예측한다.Accordingly, the simulation unit (220) performs engine operation simulation using a digital twin model (230) to predict potential problems that may occur in the engine of a ship in which abnormal signs have been discovered.

여기서, 디지털 트윈 모델(230)은 선박의 정속 운행 시 및/또는 정박 시에 획득되는 엔진 데이터에 기초하여 학습된 모델일 수 있다. 디지털 트윈 모델(230)을 선박의 정속 운행 시 및/또는 정박 시에 획득되는 엔진 데이터에 기초하여 학습하는 이유는, 선박이 가속 또는 감속하는 상황에 비해, 정속으로 주행하거나 정박된 상태에서 이상 징후가 발생할 확률이 낮기 때문이다.Here, the digital twin model (230) may be a model learned based on engine data acquired while the ship is running at a constant speed and/or at anchor. The reason for learning the digital twin model (230) based on engine data acquired while the ship is running at a constant speed and/or at anchor is that the probability of abnormal signs occurring while the ship is running at a constant speed or at anchor is lower than when the ship is accelerating or decelerating.

또한, 디지털 트윈 모델(230)은 엔진 데이터의 이상 징후가 발견되기 전, 후 데이터에 기초하여 학습된 모델일 수 있다. 또한, 디지털 트윈 모델(230)은 엔진에 문제가 발생하기 전, 후 데이터에 기초하여 학습된 모델일 수 있다. 여기서, 엔진에 문제가 발생하기 전, 후 데이터한, 엔진에 문제가 발생하기 이전의 데이터와, 엔진의 문제 상황에 대한 처리 이력 등이 포함될 수 있다.In addition, the digital twin model (230) may be a model learned based on data before and after abnormal signs of engine data are discovered. In addition, the digital twin model (230) may be a model learned based on data before and after a problem occurs in the engine. Here, data before and after a problem occurs in the engine, data before a problem occurs in the engine, and processing history for the engine problem situation may be included.

디지털 트윈 모델(230)은 선박의 사양 데이터에 기초하여 학습된 모델일 수 있다. 여기서, 사양 데이터는 선박의 설계 사양 데이터와 장비 사양 데이터를 포함할 수 있다.The digital twin model (230) may be a model learned based on the ship's specification data. Here, the specification data may include the ship's design specification data and equipment specification data.

여기서, 디지털 트윈 모델(230)은 복수의 선박에 설치된 엔진 진단 장치들로부터 각각 수신된 데이터에 기초하여 각 선박 종류별, 각 상황별로 학습된 복수 개의 디지털 트윈 모델(230)을 포함할 수 있다.Here, the digital twin model (230) may include multiple digital twin models (230) learned for each type of ship and each situation based on data received from engine diagnostic devices installed on multiple ships.

시뮬레이션부(220)는 이상 징후가 발생한 선박 및 그의 엔진 데이터에 해당되는 디지털 트윈 모델(230)을 호출하고, 이상 징후가 발생한 엔진 데이터를 호출된 디지털 트윈 모델(230)에 적용하여 엔진 운용을 위한 시뮬레이션을 수행할 수 있다.The simulation unit (220) can call a digital twin model (230) corresponding to a vessel and its engine data in which an abnormal symptom has occurred, and perform a simulation for engine operation by applying the engine data in which an abnormal symptom has occurred to the called digital twin model (230).

구체적으로, 시뮬레이션부(220)는 선박의 사양 데이터에 기초하여 실제 선박을 모사한 시뮬레이션 선박을 생성한다. 이때, 디지털 트윈 모델(230)은 엔진 데이터를 입력 받아 시뮬레이션 선박을 사전에 설정된 디지털 트윈 방식으로 운용할 수 있다. 디지털 트윈 방식은 시뮬레이션 선박 및 시뮬레이션 선박의 각 구성 요소를 삼차원으로 시각화할 수 있다. Specifically, the simulation unit (220) generates a simulation ship that simulates an actual ship based on the ship's specification data. At this time, the digital twin model (230) can input engine data and operate the simulation ship in a pre-set digital twin manner. The digital twin manner can visualize the simulation ship and each component of the simulation ship in three dimensions.

시뮬레이션부(220)는 해당 선박의 유지, 보수, 관리 등의 원격 지원이 필요할 경우 대응되는 디지털 트윈 모델(230)을 이용하여 해당 상황을 시뮬레이션한다. 다시 말해, 시뮬레이션부(220)는 엔진 데이터에 기초하여 시뮬레이션 선박의 엔진을 운용하고, 엔진 운용에 따른 예상 결과 등을 제공할 수 있다. The simulation unit (220) simulates the situation using the corresponding digital twin model (230) when remote support for maintenance, repair, management, etc. of the ship is required. In other words, the simulation unit (220) can operate the engine of the simulated ship based on engine data and provide expected results according to engine operation.

디지털 트윈 모델(230)은 선박의 정속 주행 시 및/또는 정박 시의 엔진 데이터에 기초하여 학습을 수행함에 따라, 입력되는 엔진 데이터가 정속 주행 시 및/또는 정박 시의 엔진 데이터와 유사한 형태인 경우 정상 운용 상황으로 인식할 수 있다.The digital twin model (230) performs learning based on engine data when the ship is running at a constant speed and/or at anchor, so that if the input engine data is similar to the engine data when the ship is running at a constant speed and/or at anchor, it can be recognized as a normal operating situation.

한편, 엔진 데이터에 이상 징후가 발생한 경우, 시뮬레이션부(220)는 이상 징후가 발생한 엔진 데이터에 기초하여 시뮬레이션을 수행함으로써, 이상 징후가 지속되는 경우 발생할 수 있는 문제 상황을 예측하고, 문제 상황을 해결하기 위한 가이드를 시뮬레이션 결과로 출력할 수 있다. Meanwhile, when an abnormality occurs in the engine data, the simulation unit (220) performs a simulation based on the engine data in which the abnormality occurs, thereby predicting a problem situation that may occur if the abnormality persists, and outputting a guide for resolving the problem situation as a simulation result.

이에, 서버 제어기(210)는 이상 징후가 발생한 엔진 데이터에 기초한 시뮬레이션 결과에 기초하여 원격 제어를 수행하거나, 사전에 등록된 선박 내 관리자 및/또는 작업자 등의 단말로 엔진의 문제 상황 처리 가이드를 송신할 수 있다.Accordingly, the server controller (210) can perform remote control based on simulation results based on engine data in which abnormal signs have occurred, or transmit a guide to handling engine problem situations to terminals of managers and/or workers registered in advance on board the ship.

이 경우, 선박 내 관리자 및/또는 작업자는 육상 관제 서버(200)로부터 수신된 엔진의 문제 상황 처리 가이드를 확인하여 엔진의 이상 상황을 인지하고, 엔진의 이상 상황을 손쉽게 해결하여 엔진에 문제 상황이 실제로 발생하는 것을 방지할 수 있다.In this case, the ship's manager and/or worker can check the engine problem situation handling guide received from the land-based control server (200) to recognize the abnormal situation of the engine, easily resolve the abnormal situation of the engine, and prevent the actual occurrence of a problem situation in the engine.

이와 같이, 육상 관제 서버(200)에서 디지털 트윈 모델을 이용하여 엔진의 이상 상황에 대한 시뮬레이션을 수행하고, 엔진의 이상 상황에 대처하기 위한 엔진의 문제 상황 처리 가이드를 해당 선박의 엔진 진단 장치로 송신하는 경우, 선박용 엔진 진단 장치(100)의 시뮬레이션부(220)의 구성은 생략될 수 있다.In this way, when a simulation of an abnormal situation of an engine is performed using a digital twin model in a land control server (200) and an engine problem handling guide for dealing with an abnormal situation of the engine is transmitted to the engine diagnostic device of the ship, the configuration of the simulation unit (220) of the ship engine diagnostic device (100) may be omitted.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템이 구현될 수 있는 예시적인 컴퓨팅 환경을 도시하는 도면이다. FIG. 5 is a diagram illustrating an exemplary computing environment in which a system according to one embodiment of the present invention can be implemented.

도 4를 참조하면, 상술한 하나 이상의 실시예를 구현하도록 구성된 컴퓨팅 디바이스(1100)를 포함하는 시스템(1000)의 예시를 도시한다. 예를 들어, 컴퓨팅 디바이스(1100)는 개인 컴퓨터, 서버 컴퓨터, 핸드헬드 또는 랩탑 디바이스, 모바일 디바이스(모바일폰, PDA, 미디어 플레이어 등), 멀티프로세서 시스템, 소비자 전자기기, 미니 컴퓨터, 메인프레임 컴퓨터, 임의의 전술된 시스템 또는 디바이스를 포함하는 분산 컴퓨팅 환경 등을 포함하지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다.Referring to FIG. 4, an example of a system (1000) including a computing device (1100) configured to implement one or more of the embodiments described above is illustrated. For example, the computing device (1100) may include, but is not limited to, a personal computer, a server computer, a handheld or laptop device, a mobile device (e.g., a mobile phone, a PDA, a media player, etc.), a multiprocessor system, a consumer electronic device, a minicomputer, a mainframe computer, a distributed computing environment including any of the aforementioned systems or devices, and the like.

컴퓨팅 디바이스(1100)는 적어도 하나의 프로세싱 유닛(1110) 및 메모리(1120)를 포함할 수 있다. 여기서, 프로세싱 유닛(1110)은 예를 들어 중앙처리장치(CPU), 그래픽처리장치(GPU), 마이크로프로세서, 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC), 필드 프로그래밍 가능 게이트 어레이(Field Programmable Gate Arrays; FPGA) 등을 포함할 수 있으며, 복수의 코어를 가질 수 있다. 메모리(1120)는 휘발성 메모리(예를 들어, RAM 등), 비휘발성 메모리(예를 들어, ROM, 플래시 메모리 등) 또는 이들의 조합일 수 있다.The computing device (1100) may include at least one processing unit (1110) and memory (1120). Here, the processing unit (1110) may include, for example, a central processing unit (CPU), a graphics processing unit (GPU), a microprocessor, an application specific integrated circuit (ASIC), a field programmable gate array (FPGA), etc., and may have a plurality of cores. The memory (1120) may be a volatile memory (e.g., RAM, etc.), a nonvolatile memory (e.g., ROM, flash memory, etc.), or a combination thereof.

또한, 컴퓨팅 디바이스(1100)는 추가적인 스토리지(1130)를 포함할 수 있다. 스토리지(1130)는 자기 스토리지, 광학 스토리지 등을 포함하지만 이것으로 한정되지 않는다. 스토리지(1130)에는 본 명세서에 개진된 하나 이상의 실시예를 구현하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 명령이 저장될 수 있고, 운영 시스템, 애플리케이션 프로그램 등을 구현하기 위한 다른 컴퓨터 판독 가능한 명령도 저장될 수 있다. 스토리지(1130)에 저장된 컴퓨터 판독 가능한 명령은 프로세싱 유닛(1110)에 의해 실행되기 위해 메모리(1120)에 로딩될 수 있다.Additionally, the computing device (1100) may include additional storage (1130). The storage (1130) may include, but is not limited to, magnetic storage, optical storage, etc. The storage (1130) may store computer-readable instructions for implementing one or more embodiments disclosed herein, and may also store other computer-readable instructions for implementing an operating system, application programs, etc. The computer-readable instructions stored in the storage (1130) may be loaded into the memory (1120) for execution by the processing unit (1110).

또한, 컴퓨팅 디바이스(1100)는 입력 디바이스(들)(1140) 및 출력 디바이스(들)(1150)를 포함할 수 있다. 여기서, 입력 디바이스(들)(1140)는 예를 들어 키보드, 마우스, 펜, 음성 입력 디바이스, 터치 입력 디바이스, 적외선 카메라, 비디오 입력 디바이스 또는 임의의 다른 입력 디바이스 등을 포함할 수 있다. 또한, 출력 디바이스(들)(1150)는 예를 들어 하나 이상의 디스플레이, 스피커, 프린터 또는 임의의 다른 출력 디바이스 등을 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨팅 디바이스(1100)는 다른 컴퓨팅 디바이스에 구비된 입력 디바이스 또는 출력 디바이스를 입력 디바이스(들)(1140) 또는 출력 디바이스(들)(1150)로서 사용할 수도 있다.Additionally, the computing device (1100) may include input device(s) (1140) and output device(s) (1150). Here, the input device(s) (1140) may include, for example, a keyboard, a mouse, a pen, a voice input device, a touch input device, an infrared camera, a video input device, or any other input device. Additionally, the output device(s) (1150) may include, for example, one or more displays, speakers, a printer, or any other output device. Additionally, the computing device (1100) may also use input devices or output devices provided in another computing device as the input device(s) (1140) or the output device(s) (1150).

또한, 컴퓨팅 디바이스(1100)는 네트워크(1200)를 통하여 다른 디바이스(예를 들어, 컴퓨팅 디바이스(1300))와 통신할 수 있게 하는 통신접속(들)(1160)을 포함할 수 있다. 여기서, 통신 접속(들)(1160)은 모뎀, 네트워크 인터페이스 카드(NIC), 통합 네트워크 인터페이스, 무선 주파수 송신기/수신기, 적외선 포트, USB 접속 또는 컴퓨팅 디바이스(1100)를 다른 컴퓨팅 디바이스에 접속시키기 위한 다른 인터페이스를 포함할 수 있다. 또한, 통신 접속(들)(1160)은 유선 접속 또는 무선 접속을 포함할 수 있다.Additionally, the computing device (1100) may include communication connections (1160) that enable the computing device (1100) to communicate with other devices (e.g., the computing device (1300)) via a network (1200). Here, the communication connections (1160) may include a modem, a network interface card (NIC), an integrated network interface, a radio frequency transmitter/receiver, an infrared port, a USB connection, or other interfaces for connecting the computing device (1100) to other computing devices. Additionally, the communication connections (1160) may include wired connections or wireless connections.

상술한 컴퓨팅 디바이스(1100)의 각 구성요소는 버스 등의 다양한 상호접속(예를 들어, 주변 구성요소 상호접속(PCI), USB, 펌웨어(IEEE 1394), 광학적 버스 구조 등)에 의해 접속될 수도 있고, 네트워크에 의해 상호접속될 수도 있다.Each component of the computing device (1100) described above may be connected by various interconnections such as buses (e.g., peripheral component interconnect (PCI), USB, firmware (IEEE 1394), optical bus structure, etc.) or may be connected by a network.

본 명세서에서 사용되는 "데이터 획득부", "엔진 제어기", "진단부", "시뮬레이션부", "서버 엔진 제어기" 등과 같은 용어들은 일반적으로 하드웨어, 하드웨어와 소프트웨어의 조합, 소프트웨어, 또는 실행중인 소프트웨어인 컴퓨터 관련 엔티티를 지칭하는 것이다. 예를 들어, "데이터 획득부", "엔진 제어기", "진단부", "시뮬레이션부", "서버 엔진 제어기" 등과 같은 구성요소는 프로세서 상에서 실행중인 프로세스, 프로세서, 객체, 실행 가능물(executable), 실행 스레드, 프로그램 및/또는 컴퓨터일 수 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 컨트롤러 상에서 구동중인 애플리케이션 및 컨트롤러 모두가 구성요소일 수 있다. 하나 이상의 구성요소는 프로세스 및/또는 실행의 스레드 내에 존재할 수 있으며, 구성요소는 하나의 컴퓨터 상에서 로컬화 될 수 있고, 둘 이상의 컴퓨터 사이에서 분산될 수도 있다.Terms such as "data acquisition unit", "engine controller", "diagnostic unit", "simulation unit", "server engine controller", and the like, as used herein, generally refer to a computer-related entity that is hardware, a combination of hardware and software, software, or software in execution. For example, a component such as a "data acquisition unit", "engine controller", "diagnostic unit", "simulation unit", "server engine controller", and the like, can be, but is not limited to, a process running on a processor, a processor, an object, an executable, a thread of execution, a program, and/or a computer. For example, both an application running on a controller and the controller can be a component. One or more components can exist within a process and/or thread of execution, and a component can be localized on one computer or distributed between two or more computers.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 데이터의 육상 전송에 발생하는 방대한 데이터의 양과 피드백 지연 문제에 대해 선상에서 실시간 판단할 수 있어, 엔진 운행 데이터 확보 및 문제 발생 시의 데이터 확보로 문제 발생 원인 파악할 수 있으며, 이 데이터를 활용하여 엔진의 고장을 사전에 예방하고 대처할 수 있는 적응 제어 기술 개발에 활용할 수 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to make real-time judgments on board regarding the massive amount of data and feedback delay issues that occur in the onshore transmission of data, thereby enabling the identification of the cause of a problem by securing engine operation data and data when a problem occurs, and utilizing this data to develop adaptive control technology that can prevent and deal with engine failures in advance.

또한, 본 발명에 따르면, 엔진에서 실시간으로 획득되는 엔진 데이터에 이상 징후가 발생하는지를 진단하고, 이상 징후가 발생하는 경우에 디지털 트윈 모델을 적용하여 시뮬레이션을 수행함으로써 이후 발생할 수 있는 엔진의 문제 상황을 미리 대처할 수 있다. 뿐만 아니라, 문제 상황을 해결할 수 있는 가이드를 제공함으로써, 엔진 전문가가 선박 내에 존재하지 않더라도 해당 문제를 해결할 수 있다. In addition, according to the present invention, it is possible to diagnose whether an abnormality occurs in engine data acquired in real time from the engine, and in case an abnormality occurs, to perform a simulation by applying a digital twin model, thereby enabling a possible engine problem situation to be dealt with in advance. In addition, by providing a guide to solve the problem situation, the problem can be solved even if an engine expert is not present on board the ship.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. The above description is merely an example of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art will appreciate that various modifications and variations may be made without departing from the essential characteristics of the present invention.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but to explain it, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the rights of the present invention.

100: 선박용 엔진 진단 장치
110: 데이터 획득부
120: 데이터 저장부
130: 엔진 제어기
140: 진단부
150: 시뮬레이션부
160: 디지털 트윈 모델
200: 육상 관제 서버
210: 서버 제어기
220: 시뮬레이션부
230: 디지털 트윈 모델
250: DB100: Marine Engine Diagnostic Device
110: Data Acquisition Unit
120: Data storage
130: Engine Controller
140: Diagnostic Department
150: Simulation Department
160: Digital Twin Model
200: Land Control Server
210: Server Controller
220: Simulation Department
230: Digital Twin Model
250: DB

Claims

A data acquisition unit for acquiring engine data regarding the ship's engine;
A diagnostic unit that diagnoses the combustion performance of an engine based on the engine data acquired by the data acquisition unit;
A simulation unit that performs a simulation based on a pre-learned digital twin model when an abnormality is found in the combustion performance of the engine as a result of the diagnosis of the above diagnostic unit; and
An engine controller that transmits the above diagnosis results and transmits corresponding guide information according to the above simulation results.
A marine engine diagnostic device comprising:

In claim 1,
The above diagnostic section,
A marine engine diagnostic device characterized in that it diagnoses whether any abnormal signs are found in the combustion performance of the engine by comparing engine data acquired in real time from the engine with engine data stored in advance.

In claim 2,
The above simulation part,
A marine engine diagnostic device characterized in that, when an abnormal sign of combustion performance of the engine is continuously detected for a set period of time or longer, a simulation is performed based on the engine data.

In claim 2,
The above simulation part,
A marine engine diagnostic device characterized in that when an abnormal sign of combustion performance of the engine is found more than a standard number of times during a set period of time, a simulation is performed based on the corresponding engine data.

In claim 1,
The above simulation part,
A ship engine diagnostic device characterized by applying engine data in which abnormal signs of combustion performance of the engine are found to the digital twin model to perform a simulation of engine operation and outputting a prediction result of a problem situation according to engine operation.

In claim 1,
The above digital twin model is,
A ship engine diagnostic device characterized in that the model is learned based on engine data acquired during constant speed operation of the ship.

In claim 1,
The above digital twin model is,
A ship engine diagnostic device characterized in that the model is learned based on engine data acquired when the ship is anchored.

In claim 1,
The above digital twin model is,
A marine engine diagnostic device characterized in that the model is learned based on data before and after abnormal signs of combustion performance of the engine are discovered.

In claim 1,
The above digital twin model is,
A marine engine diagnostic device characterized in that the model is learned based on data before and after a problem situation occurs in the engine.

In claim 1,
The above digital twin model is,
A ship engine diagnostic device characterized in that it is updated by remote control of a land-based control server connected to the ship.

In claim 1,
The above simulation part,
A marine engine diagnostic device characterized in that it outputs information on a predicted problem situation and guide information for resolving the problem situation as a result of the simulation when an abnormal sign persists in the combustion performance of the engine.

In claim 11,
The above engine controller,
A ship engine diagnostic device characterized in that the simulation results are transmitted to at least one terminal among the ship's managers and workers.

A ship engine diagnostic device that acquires and transmits engine data regarding a ship's engine and diagnoses combustion performance of the engine based on the engine data; and
A land-based control server that is connected to the ship engine diagnostic device and, when an abnormality occurs in the combustion performance of the ship's engine, performs a simulation based on a digital twin model learned in advance based on the diagnostic results and engine data received from the ship engine diagnostic device, and transmits corresponding guide information to the ship engine diagnostic device according to the simulation results.
A system including:

In claim 13,
The above marine engine diagnostic device,
A system characterized in that, if an abnormal sign regarding the combustion performance of the engine is continuously detected for a set period of time, the system transmits a diagnosis result to the land control server.

In claim 13,
The above marine engine diagnostic device,
A system characterized in that when an abnormal sign regarding the combustion performance of the engine is detected more than a standard number of times during a set period of time, the system transmits a diagnosis result to the land control server.

In claim 13,
The above digital twin model is,
A system characterized by including multiple digital twin models learned for each type of ship and each situation based on data received from engine diagnostic devices installed on multiple ships.

In claim 16,
The above server,
A system characterized in that it calls a digital twin model corresponding to a vessel and its engine data in which an abnormality in the combustion performance of the engine is found, and performs a simulation by applying the engine data of the vessel to the called digital twin model.

In claim 17,
The above digital twin model is,
A system characterized by being a model learned based on engine data acquired while the vessel is operating at constant speed and at anchor.

In claim 17,
The above digital twin model is,
A system characterized by a model learned based on data before and after an abnormal sign of combustion performance of the engine is discovered, and data before and after a problem situation occurs in the engine.

In claim 13,
The above server,
A system characterized in that the simulation results including information on a predicted problem situation and guide information for resolving the problem situation when an abnormal sign in the combustion performance of the engine persists are transmitted to at least one terminal among managers and workers registered in advance in response to a ship in which an abnormal sign in the combustion performance of the engine is found.