[논문]선박 평형수 처리 시스템의 안드로이드 원격 모니터링 시스템

최휘민; 서지노; 이광섭; 김선종; 김주만

doi:10.7236/jiibc.2015.15.6.217

선박 평형수 처리 시스템의 안드로이드 원격 모니터링 시스템
Android Remote Monitoring System of Ballast Water Treatment System 원문보기

The journal of the institute of internet, broadcasting and communication : JIIBC, v.15 no.6, 2015년, pp.217 - 224

최휘민 (부산대학교 IT응용공학과) , 서지노 (부산대학교 IT응용공학과) , 이광섭 (한라IMS(주) 연구소) , 김선종 (부산대학교 IT응용공학과) , 김주만 (부산대학교 IT응용공학과)

초록
AI-Helper

본 논문에서는 안드로이드 기반 장치에서 선박 평형수 처리 시스템의 센서 데이터를 시간과 장소에 구애받지 않고 원격 모니터링이 가능한 시스템을 설명한다. 제안하는 원격 모니터링 시스템은 선박 내에 설치된 선박 평형수 처리 시스템에 문제가 발생하였을 경우 파견되는 엔지니어를 위한 정보를 제공한다. 시스템은 선박으로부터 수집된 센서데이터를 보존하는 서버와 이동이 자유로운 모바일 장치로 구성된다. 서버의 센서 데이터는 모바일 장치에서 원하는 조건을 입력하고 요청한다. 모든 센서 데이터를 수신할 경우 모바일에서 처리되는 시간이 길어져 문제가 발생했을 때 치명적일 수 있는 중요도가 높은 센서 데이터만을 수신하여 사용자에게 제공한다. 서버와 모바일 장치의 데이터 송수신은 안전한 통신을 위해 TCP/IP를 사용한다. 본 시스템에서는 선박 평형수 처리 시스템의 원격 모니터링 정보를 통해 센서의 고장을 예측한다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, I describe a system for remote monitoring of devices Android-based sensor data recorded during the operation of the ballast water treatment system. The proposed remote monitoring system is Designed and implemented when a problem occurs in the ballast water treatment system installed in the vessel, provide information if you are unable to determine the cause in the field or engineer dispatch request of external. System developed is composed of a server holding the sensor data information collected from the vessel and a mobile device that is not bound to time and place. The transmission of sensor data between mobile devices and server, and is implemented by TCP/IP to transmit information securely. System is composed of request to the server from the mobile device after the user inputs the input values, to transmit the sensor data. The device provides the information of the sensor with a high level of importance to the user. Through the remote monitoring sensor information of the ballast water treatment system, the system is made to predict the failure of the sensor.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 논문에서는 선박 평형수 처리 시스템 원격 모니터링을 위해 센서 데이터 수집 서버와 안드로이드 원격 모니터링 응용 프로그램을 설계 및 구현하였다.
본 논문은 안드로이드 기반 선박 평형수 처리 시스템 원격 모니터링 시스템을 설계하고 구현하였다. 센서 데이터 수집 서버가 열려있다면 사용자는 장소와 관계없이 안드로이드 기기를 이용하여 수집된 선박 센서 데이터를 전송 받을 수 있으며, 중요한 센서에 한해 자체적으로 데이터를 모니터링 할 수 있다.

제안 방법

국내외 선박 평형수 처리 기술은 주로 4가지의 형태로 개발이 진행되었으며, 본 연구에서는 간접 전기 분해 방식의 선박 평형수 처리 시스템에 적용하였다.
선박 평형수 처리 시스템에 장착된 센서는 데이터 발생의 근원지로, 해수 유량, 전압, 전류, 염소 농도, 수소 가스 발생 여부, 밸브의 각도 등 32가지의 센서가 장착되어 있으며, 본 연구에서는 빠른 테스트를 위하여 미리 측정 장치의 메모리에 저장하여 개발하였다.
선박 평형수 처리 시스템 원격 모니터링 시스템의 전체 구성은 그림 2와 같다. 선박에 장착되어 있는 PLC가 여러 가지 센서로부터 데이터를 수집하고, RIO가 설정된 정보를 기반으로 위성을 통해 데이터를 육상 원격지로 전송한다. 모니터링 PC는 센서 데이터를 수집하고, 분석이 요청될 때에 날짜 입력으로 불러올 수 있도록 구성한다.
안드로이드 모바일 장치가 모니터링 PC로 원하는 센서 데이터를 조금 더 빠르게 탐색하기 위해 가장 첫 화면에 요청할 데이터의 조건을 설정할 수 있는 페이지를 구현했다. 설정 조건은 모니터링 PC와 통신을 위한 IP와 Port, 선박 종류, 저장된 날짜로 지정했다.
센서 데이터 분석 액티비티가 시작되면, 가장 먼저 현재 분석하는 센서 데이터에 이상이 있는지 확인하는데, 실험용 센서 데이터는 모두 이상 작동이 없는 내용으로 아무 주의 메시지가 발생하지 않아 데이터를 기계 장비에 이상이 있는 것처럼 임의로 수정하여 실험하였다. 정상 데이터로 실험하였을 경우 별도의 알림 다이얼로그 없이 바로 데이터 분석 화면이 나타나고, 임의적으로 수정한 데이터로 실험하였을 경우 데이터 분석 화면 위에 어떤 센서에 이상 징후가 발생하는지, 주의인지 위험인지 알림 다이얼로그로 나타났다.
센서 데이터 분석은 Logging Table과 Graph Page로 표현하고, 페이지 진입 시에 최근에 저장된 센서 데이터가 있는지 DB를 확인하고 이전 데이터와 현재 데이터를 비교하여 각 센서별 오차 범위에서 벗어났을 경우 주의, 위험 두 단계로 나누어 분석 페이지 시작 시에 알림을 준다.
안드로이드 모바일 장치가 모니터링 PC로 원하는 센서 데이터를 조금 더 빠르게 탐색하기 위해 가장 첫 화면에 요청할 데이터의 조건을 설정할 수 있는 페이지를 구현했다. 설정 조건은 모니터링 PC와 통신을 위한 IP와 Port, 선박 종류, 저장된 날짜로 지정했다.
모바일 장치는 육상 원격지의 데이터 분석 담당자가 시간과 장소에 관계없이 주요 센서 데이터를 확인하고 분석할 수 있도록 전용 애플리케이션을 개발하여 설치한다. 안드로이드 플랫폼을 대상으로 원격 모니터링 애플리케이션을 구현하였다.
그림 7의 트랜드 시그널 모니터링 화면은 초기 시작 화면에서부터 4번째 레벨에 위치하며, 분석 대상 센서의 데이터 변화를 시간축에 나타내어 한 눈에 여러개의 센서 데이터에 대한 시간별 변화를 그래프로 확인할 수 있도록 하였다. 특성이 나쁜 센서에 대하여 진단하기 편하도록 그래프의 색상으로 구분하는데, 주의 단계는 노란색, 위험 단계는 빨간색으로 표현하여 빠르게 고장 위험이 예상되는 센서를 진단 할 수 있도록 하였다.

성능/효과

간접 전기 분해 방식을 이용한 선박 평형수 처리는 3.0ppm 보다 높은 농도의 차아염소산나트륨을 사용할 경우 99.99%의 박테리아 사멸과 99%이상의 플랑크톤을 제거하는 등 우수한 사멸 능력을 보이는 것으로 판명되었다. 하지만 처리 후 선박 평형수 배출 시 중화작업을 거치지 않으면 해양 오염이 발생하므로 반드시 중화 작업을 거쳐야 하고, 유리 염소와 해수의 반응에서 폭발 위험이 큰 수소가 발생하지 않도록 처리해야 하는 부분이 단점으로 작용한다[8][9].
센서 데이터를 추출하여 DB에 저장하는 과정은 모든 데이터를 저장하는 경우 약 1분, 고장 시 치명적인 결과를 초래하는 센서만 저장하는 경우 약 10초, 일부 센서 데이터만 저장하면서 데이터를 일정 주기로 평균화하여 저장하는 경우 1～2초에 수행되었다.
센서 데이터 분석 액티비티가 시작되면, 가장 먼저 현재 분석하는 센서 데이터에 이상이 있는지 확인하는데, 실험용 센서 데이터는 모두 이상 작동이 없는 내용으로 아무 주의 메시지가 발생하지 않아 데이터를 기계 장비에 이상이 있는 것처럼 임의로 수정하여 실험하였다. 정상 데이터로 실험하였을 경우 별도의 알림 다이얼로그 없이 바로 데이터 분석 화면이 나타나고, 임의적으로 수정한 데이터로 실험하였을 경우 데이터 분석 화면 위에 어떤 센서에 이상 징후가 발생하는지, 주의인지 위험인지 알림 다이얼로그로 나타났다.
모니터링 PC가 조건에 부합하는 파일들을 찾고, 리스트를 되돌려 주는 시간은 최대 3초 이내에 수행되었다. 파일 리스트를 나타내는 화면에서는 해당하는 파일들의 경로를 나타내고, 파일명을 리스트 뷰로 구성하여 데이터 확인 및 분석을 원하는 파일을 쉽게 요청할 수 있었다.

후속연구

센서 데이터 수집 서버가 열려있다면 사용자는 장소와 관계없이 안드로이드 기기를 이용하여 수집된 선박 센서 데이터를 전송 받을 수 있으며, 중요한 센서에 한해 자체적으로 데이터를 모니터링 할 수 있다. 하지만 아직까지 센서 데이터 수집 서버에 원격으로 접근 하여 데이터를 얻는 과정 사이에 사용자 접근 권한과 관련된 보안과 데이터 전송 속도 및 처리 속도에 대해 미흡한 점이 많아 향후 개선을 위한 연구를 계속하여 진행 할 계획에 있고, 모니터링의 주요 목적인 고장 예측 진단을 위한 더욱 정교한 최근 저장된 데이터와 현재 데이터의 비교 기능에 관한 연구가 필요하다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	선박 평형수는 무엇인가?	선박 평형수는 선박에 화물을 싣고 내리는 과정 또는 공선 상태에서 선박의 균형을 유지하기 위해 선박 내의 평형수 탱크에 적재하는 해수로, 적재 과정에서 해양 생물과 미생물이 유입되는데, 선박이 타 지역으로 이동 후 평형수 배출 과정에서 해수와 함께 유입된 해양 생물이 배출되어 해양 생태계의 이상을 초래하게 된다. 이에 국제해사기구(IMO, International marine organization)에서는 2004년 ‘선박 평형수와 침전물 통제 및 관리를 위한 국제 협약’을 채택하였고, 2009년 한국도 이 국제 협약에 가입하여 선박 평형수 관리법을 제정하는 등 선박에서 평형수 내의 해양 생물과 미생물을 사멸 처리하는 선박 평형수 처리 시스템(Ballast Water Treatment System)의 도입을 의무화하였다.
	간접 전기 분해 방식의 단점은?	99%의 박테리아 사멸과 99%이상의 플랑크톤을 제거하는 등 우수한 사멸 능력을 보이는 것으로 판명되었다. 하지만 처리 후 선박 평형수 배출 시 중화작업을 거치지 않으면 해양 오염이 발생하므로 반드시 중화 작업을 거쳐야 하고, 유리 염소와 해수의 반응에서 폭발 위험이 큰 수소가 발생하지 않도록 처리해야 하는 부분이 단점으로 작용한다[8][9].
	선박 평형수 처리 시스템은 무엇을 하는 시스템인가?	선박 평형수는 선박에 화물을 싣고 내리는 과정 또는 공선 상태에서 선박의 균형을 유지하기 위해 선박 내의 평형수 탱크에 적재하는 해수로, 적재 과정에서 해양 생물과 미생물이 유입되는데, 선박이 타 지역으로 이동 후 평형수 배출 과정에서 해수와 함께 유입된 해양 생물이 배출되어 해양 생태계의 이상을 초래하게 된다. 이에 국제해사기구(IMO, International marine organization)에서는 2004년 ‘선박 평형수와 침전물 통제 및 관리를 위한 국제 협약’을 채택하였고, 2009년 한국도 이 국제 협약에 가입하여 선박 평형수 관리법을 제정하는 등 선박에서 평형수 내의 해양 생물과 미생물을 사멸 처리하는 선박 평형수 처리 시스템(Ballast Water Treatment System)의 도입을 의무화하였다. 협약의 발효 시점은 30개국 이상이 비준하고 35% 이상의 상선 선복량 요건이 갖추어지는 시기로 지정되어 있는데, 2012년 기준 35개국 비준과 27.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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