KR20220137745A - 데이터 전송 시스템을 포함하는 계류식 부표 - Google Patents

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KR20220137745A
KR20220137745A KR1020227031016A KR20227031016A KR20220137745A KR 20220137745 A KR20220137745 A KR 20220137745A KR 1020227031016 A KR1020227031016 A KR 1020227031016A KR 20227031016 A KR20227031016 A KR 20227031016A KR 20220137745 A KR20220137745 A KR 20220137745A
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mooring
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킬리안 휴레
테시에르 세바스티앙 장-베르나르 드
세드릭 퐁태뉴
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싱글 뷰이 무어링스 인크.
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Abstract

탄화수소 보관 선박을 계류하기 위한 적어도 하나의 계류식 부표로서, 해저에 정박되도록 구현되고 제 1 유체 전송 라인에 커플링되도록 구현된 베이스부; 상기 베이스부에 대하여 회전가능하고, 상기 제 2 유체 전송 라인에 커플링되도록 구현된 가동 턴테이블; 상기 제 1 유체 전송 라인과 상기 제 2 유체 전송 라인을 커플링하기 위한, 상기 베이스부와 상기 턴테이블 사이의 유체 스위블; 환경 파라미터, 유체 전송 라인 흐름 파라미터 및/또는 동작 파라미터와 같은 적어도 하나의 파라미터를 감지하기 위한 적어도 하나의 센서; 상기 적어도 하나의 파라미터를 처리하도록 구현된, 상기 적어도 하나의 센서에 커플링된 처리 유닛; 및 상기 적어도 하나의 파라미터를 웹 서버로 송신하도록 구현된 원격 통신 유닛을 포함하는, 계류식 부표.

Description

데이터 전송 시스템을 포함하는 계류식 부표
본 발명은 선박, 특히 탄화수소 보관 선박을 계류하기 위한 계류식 부표에 관한 것이고, 부표는 해저에 정박되도록 구현되고 제 1 유체 전송 라인에 커플링된 베이스부 및 베이스부에 대하여 회전가능하고 제 2 유체 전송 라인에 커플링된 계류부 또는 턴테이블을 포함하며, 계류식 부표는 제 1 유체 전송 라인과 제 2 유체 전송 라인을 커플링하기 위한, 베이스부 및 턴테이블 사이의 유체 스위블을 포함하고, 부표는 환경 파라미터, 유체 전송 라인 흐름 파라미터 및 동작 파라미터 중 적어도 하나를 감지하기 위한 복수 개의 센서를 더 포함한다. 또한, 본 발명은 이러한 계류식 부표를 포함하는 시스템에 관한 것이다.
이러한 계류식 부표는 종래 기술로부터 알려져 있는 것과 같고, 통상적으로 처리 사이트, 예를 들어 탄화수소 프로세스 플랜트 또는 프로세스 플랫폼과 적재 부표(loading buoy)로서의 탱커 사이에서 탄화수소 유체와 같은 유체를 전송하거나 오프로딩 부표로서 탱커 및 오프로딩 부표 사이의 반전 흐름을 위하여 사용된다. 부표의 베이스부에는 통상적으로, 앵커 라인이 연결되는 적어도 하나의, 바람직하게는 복수 개의 앵커 포인트가 제공되고, 이것은 그들의 다른 단부에서 앵커를 통해서 해저에 연결되고, 따라서 베이스부를 해저에 고정한다.
베이스부는, 탄화수소를 부표로 그리고 부표로부터 전송하기 위한 해저 설치 파이프라인에 연결된 라이저(riser)와 같은 적어도 하나의 유체 전송 라인(하드 파이프 또는 탄성 호스)에 커플링되도록 구현된다. 수중 파이프라인 및 전송 라인의 연결부에는, 수력 및/또는 전기에 의해서 활성화되는 밸브를 통해서 탄화수소 유체 흐름을 조정할 수 있는 잠수된 밸브 스테이션(submerged valve station; PLEM)이 존재할 수 있다. 잠수된 스테이션은 잠수된 스테이션 및 부표를 연결하고 잠수된 스테이션의 측정, 활성화 및 제어 목적을 위한 전기적 신호 및/또는 유압 라인을 포함할 수 있는 엄빌리컬(umbilical) 케이블을 통해서 활성화된다.
정지식 부력 베이스부 상에는 회전가능한 계류부, 또는 소위 턴테이블이 바람직하게는 로드 운반 베어링 장치를 통해서 연결된다. 턴테이블에는 계류 라인(호저(hawser))을 탱커 선박에 연결하기 위한 하나 이상의 계류 포인트가 제공된다. 베이스부 및 턴테이블 사이의 베어링은 호저를 통해서 계류된 탱커 선박을 턴테이블에, 그리고 턴테이블이 해류 및/또는 바람과 같은 환경적인 힘 및 상태에 기인하여 정지식 해저에 계류된 베이스부 주위에 있는 상태로 풍향계에 연결되게 한다.
더 바람직하게는, 부표의 턴테이블은 일반적으로 부유된 호스 어셈블리인 제 2 유체 전송 라인에 커플링될 수 있는 파이프, 바람직하게는 하드 파이프를 포함하는데, 이것은 그 다른 단부에서 탄화수소 유체를 탱커 선박으로 그리고 탱크 선박으로부터 전송하기 위하여 탱커 선박에 연결될 수 있다.
실질적으로 정지식 베이스부에는 가동 계류부 또는 턴테이블이 커플링되고, 계류부는 베이스부에 회전가능하게 커플링된다. 부표에는 유체 스위블 및 가끔은 추가적인 전계-광학 또는 신호 스위블이 제공되는 것이 더 바람직하다. 스위블은 부표 및 로드 운반 베어링(load carrying bearing)의 수직 중앙선에 배치되는 것이 바람직하다. 스위블의 고정자부는 부표 및 회전자부의 베이스부에 고정되고, 이것은 작은 베어링을 통하여 스위블의 고정자부에 연결되며, 부표의 턴테이블에 연결된다. 유체 전송 스위블의 고정자부는 제 1 유체 전송 라인에 커플링되고, 유체 스위블의 회전자부는 부표의 턴테이블에 커플링된다.
탄화수소 유체는 탱커 선박을 채우기 위하여 연안 스테이션으로부터 해저 설치 파이프라인, 제 1 전송 라인, 유체 스위블 및 제 2 전송 라인을 통하여 탱커 선박으로 전송될 수 있고, 또는 언로딩 목적을 위하여 반전 유체 스트림이 탱커 선박으로부터 연안 스테이션으로 구축될 수 있다.
잠수된 스테이션(PLEM)이 수중 파이프라인 및 전송 라인 사이에 배치되는 경우, 잠수된 스테이션을 작동시키는 엄빌리컬이 전계-광학 스위블에 연결되고, 이것은 신호, 전기 및 가끔은 수력을 턴테이블 및 해저 설치 장비 사이에서 전송한다. 전계-광학 스위블은 일반적으로 부표의 턴테이블 상에 배치된다. 엄빌리컬에는 일반적으로, 해저 설치 잠수된 스테이션으로부터 부표로 또는 그 반대로의 데이터 및/또는 전력 전송을 위한 전기 케이블, 신호 전송 케이블 및 유압식 전송 도관이 제공된다.
이러한 계류식 부표에는 통상적으로 환경 파라미터, 유체 전송 라인 흐름 파라미터 및 동작 파라미터와 같은 복수 개의 파라미터를 수집 및 전송하도록 구현되는 소위 원격 측정 유닛(remote telemetry unit; RTU)이 제공된다. 부표에는 파라미터를 측정하기 위한 복수 개의 센서 및 파라미터를 전송하기 위한 UHF 무선 송신기 또는 모뎀이 부착되어 제공된다. 그러면, 부표의 동작 또는 유체 전송 라인을 통한 유체의 전송이 측정된 파라미터에 기반하여 조절될 수 있다. 통상적으로, 엄빌리컬에는 해저 설치 잠수된 스테이션으로부터 부표의 턴테이블로 또는 그 반대로의 데이터 및/또는 전력 전송을 위한 전기 케이블, 신호 케이블 및 유압식 전송 도관이 제공된다.
원격 측정 유닛은 통상적으로, 처리 사이트에서 육지에 위치될 수 있는 마스터 원격측정 유닛(master telemetry unit; MTU)과 무선으로 연결된다. 예를 들어, MTU는 SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition) 시스템과 같은 플랜트 관리 시스템에 커플링될 수 있다. 계류식 부표의 원격 측정 유닛은, 예를 들어 계류식 부표와 부표에 계류된(계류될) 선박 사이의 정보 전송을 위하여 휴대용 원격측정 유닛(portable telemetry unit; PTU)과도 무선 연결될 수 있다.
본 발명의 목적은, 무엇보다도, 선박을 계류하기 위한 더 신뢰가능하고 개선되며 및/또는 다기능인 계류식 부표를 제공하는 것이다.
이러한 목적은, 무엇보다도, 제 1 항에 따른 계류식 부표에 의해서 충족된다. 좀 더 구체적으로는, 이러한 목적은, 다른 목적들 중에서, 탄화수소 보관 선박을 계류하기 위한 적어도 하나의 계류식 부표로서,
- 해저에 정박되도록 구현되고 제 1 유체 전송 라인에 커플링되도록 구현된 베이스부;
- 상기 베이스부에 대하여 회전가능하고, 상기 제 2 유체 전송 라인에 커플링되도록 구현된 가동 턴테이블;
- 상기 제 1 유체 전송 라인과 상기 제 2 유체 전송 라인을 커플링하기 위한, 상기 베이스부와 상기 계류부 사이의 유체 스위블;
- 환경 파라미터, 유체 전송 라인 흐름 파라미터 및/또는 동작 파라미터와 같은 적어도 하나의 파라미터를 감지하기 위한 적어도 하나의 센서;
- 상기 적어도 하나의 파라미터를 처리하도록 구현된, 상기 적어도 하나의 센서에 커플링된 처리 유닛; 및
- 상기 적어도 하나의 파라미터를 웹 서버로 송신하도록 구현된 원격 통신 유닛을 포함하는, 계류식 부표에 의해서 충족된다.
전술된 바와 같은 알려진 부표와 비교할 때, 개선된 계류식 부표는 원격 통신 유닛이 웹 서버, 또는 일반적으로 원격 서버에, 적어도 하나의 파라미터를 상기 서버로 송신하기 위해서 연결되도록 구현되는 경우에 획득된다. 상기 서버로 전송된 데이터는 다른 사용자 클라이언트에게도 이용가능해지는 것이 바람직하다. 반면에, 종래 기술의 계류식 부표는 통상적으로, 파라미터를 전술된 바와 같은 인접한 원격측정 유닛에 전송하기 위한 UHF 무선 송신기 또는 UHF 모뎀을 포함하는 원격 통신 유닛을 사용한다. 이러한 원격 통신 유닛의 통신 거리 및 대역폭은 한정된다.
원격 통신 유닛은 적어도 하나의 파라미터, 바람직하게는 복수 개의 파라미터를 송신하도록 연결되도록 구현된다. 센서는 부표의 x, y 및 z 방향에 따른 회전, 틸트 및 롤 및 축방향 변위 중 적어도 하나를 측정하도록 구현될 수 있다. 바람직하게는, 모든 파라미터들이 측정된다. 따라서, 복수 개의 센서들이 구현될 수 있다.
원격 통신 유닛은 파라미터를 셀룰러 데이터 네트워크를 통해서 송신하도록 구현되는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 원격 통신 유닛은 셀룰러 네트워크 송신기를 송신하고, 적어도 하나의 파라미터를 셀룰러 통신 시스템을 통해서 상기 서버로 송신하도록 구현된다. 바람직하게는, 원격 통신 유닛은 3G, 4G 및/또는 5G-송신기 등을 포함한다. 상기 셀룰러 네트워크에 연결된 임의의 인증된 디바이스가 파라미터를 역시 수신할 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 원격 통신 유닛은 위성 통신 유닛을 포함한다. 상기 유닛에는 비지상파 네트워크 또는 위성 기반 네트워크와 통신하기 위한 적절한 안테나 또는 접시가 제공될 수 있다. 특히 원격 영역에서는, 이것이 부표에서 생성된 데이터가 웹 서버에게 용이하게 이용가능해지도록 보장한다.
바람직한 실시형태에 따르면, 원격 통신 유닛은 인터넷 또는 바람직하게는 다른 광역 네트워크를 통해서 원격 서버에 연결하도록 구현된다. 웹 서버는 하이퍼텍스트 전송 프로토콜(HTTP) 또는 파일 전송 프로토콜(FTP) 프로토콜 또는 다른 적절한 타입의 네트워크 프로토콜에 따르며 도달하는 요청에 응답하여 콘텐츠를 전송 및 수신하도록 구성될 수 있다. 그러면, 원격 통신 유닛은 파라미터를 원격 서버로 전송하거나, 그렇지 않으면 파라미터가 원격 서버에서 이용가능해지게 하도록 구현된다. 원격 서버는 연결된 다른 원격 디바이스에 의해서도 액세스가능할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 임의의 원격 디바이스는 계류식 부표의 원격 통신 유닛에 직접적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 계류식 부표는 인터넷 또는 유사한 네트워크를 통해서 액세스가능할 수 있는 웹 서버를 호스팅할 수 있다. 그러면, 원격 사용자 클라이언트는 데이터에 액세스하기 위하여 부표에 연결할 수 있다.
바람직한 실시형태에 따르면, 상기 처리 유닛은 상기 적어도 하나의 파라미터를 적어도 일시적으로 저장하기 위한 저장 유닛을 더 포함한다. 예를 들어, 메모리 수단 또는 컴퓨터 메모리, 예를 들어 대용량 USB 메모리의 형태인 저장 유닛은 적어도 하나의 센서에 의해 측정된 파라미터를 저장할 수 있다. 저장된 데이터는, 예를 들어 미리 결정된 간격으로 및/또는 웹서버의 요청 시에 웹 서버로 전송될 수 있다.
따라서, 저장 유닛은, 예를 들어 소정 시간 기간 동안에 측정된 파라미터를 사용하여 더 복잡한 처리를 할 수 있을 뿐만 아니라, 추후에 전송하기 위해서 파라미터를 저장할 수도 있다. 후술되는 바와 같이 부표에 무선 송신기가 더 제공되는 경우에, 이것은 예를 들어 특정 시점에 선박이 임의의 송신된 파라미터를 수신하도록 근처에 있지 않는 경우일 수 있다. 그러면, 선박이 소정 거리 안에 있는 경우, 저장된 파라미터, 또는 복수 개의 파라미터가 이제 무선 송신기를 사용하여 송신될 수 있다.
더 바람직한 실시형태에 따르면, 처리 유닛은 시계열 데이터를 생성하기 위해서, 서버로부터 획득된 적어도 하나의 파라미터를 처리하도록 구현된다. 예를 들어, 처리 유닛은 센서로부터 획득된 각각의 측정 값에 날짜 및 타임 스탬프를 연관시키고, 데이터를 저장 유닛 내에 저장할 수 있다. 바람직하게는, 처리 유닛은 복수 개의 파라미터를 처리하여 상기 파라미터들의 시계열 데이터를 생성하도록 구현된다.
바람직하게는, 처리 유닛, 예를 들어 그 저장 유닛은 데이터 사학자 서버(data historian server)를 포함하고, 데이터 사학자 서버는 시간에 따라서 센서에 의해 획득된 생산 및 센서 데이터를 기록하고 취출할 수 있게 한다. 바람직하게는, 이것은 정보를 데이터를 최소의 디스크 공간으로 효율적으로 저장하고 빠르게 취출할 수 있는 시계열 데이터베이스 내에 저장한다. 더욱이, 비-시계열 정보는 데이터 사학자 내에 통합되어 콘텍스트를 제공할 수 있다. 데이터 사학자 서버의 중요한 장점 중 하나는, 이것이 데이터를 시간에 걸쳐서 상관시킬 수 있다는 것이다. 데이터 사학자 서버는 양호하게 조직되고 용이하게 액세스가능한 동작 데이터를 제공할 수 있다.
바람직하게는, 시계열 데이터 또는 데이터베이스는 원격 통신 유닛을 통해서 액세스될 수 있도록 되어 있다. 위에서 언급된 바와 같이, 이것은 원격 사용자 클라이언트가, 예를 들어 웹을 통해서 부표에 연결하고 저장된 데이터에 액세스하는 경우일 수 있다. 그러나, 원격 통신 유닛이 적어도 하나의 파라미터의 시계열 데이터를 바람직하게는 위에서 언급된 바와 같은 원격 서버로 전송하도록 구현된다면 바람직할 것이다. 그러므로, 전술된 바와 같이 데이터를 마스터 원격측정 유닛(MTU)으로 전송하는 대신에, 파라미터 데이터는 웹 서버로 전송되고, 거기에서 데이터가 분석될 수 있다. 따라서, 웹 서버는 가상 MTU로서 기능할 수 있다.
부표에 연결된(연결될) 임의의 선박, 예를 들어 탱커는 일반적으로 위에서 언급된 바와 같이 웹 서버를 사용하거나 원격 통신 유닛을 통하여 파라미터에 액세스할 수 있다. 그러나, 원격 통신 유닛이 데이터를 종래의 무선 송신을 통해서 전송하게 연결되도록 더 구현된다면 바람직할 것이다. 그러므로, 원격 통신 유닛은 UHF 무선 송신기를 포함하는 것이 더 바람직하다. 시계열 데이터는 무선 송신기를 통해서 전송될 수 있다. 그러나, 부표를 통해서 선박을 로딩 또는 언로딩하는 동안에 실제 파라미터 값들이 관련되기 때문에, 원격 통신 유닛은 적어도 하나의 파라미터의 라이브 데이터를 송신하도록 구현되는 것이 바람직하다.
더 바람직한 실시형태에 따르면, 처리 유닛 상기 처리 유닛은, 상기 시계열 데이터를 생성하기 위한 저장 모드 및 상기 원격 통신 유닛을 사용하여 상기 파라미터를 송신하기 위한 스트리밍 모드에서 동작하도록 구현된다. 스트리밍 모드에서, 센서에 의해 획득된 센서 데이터는 바람직하게는 원격 통신 유닛을 사용하여 직접적으로 전송된다. 저장 모드 및 스트리밍 모드는 동시에 액티브 상태일 수 있다. 바람직하게는, 처리 유닛은, 예를 들어 웹 서버를 통하여 또는 일반적으로 원격 통신 유닛을 통하여, 요청 시에 스트리밍 모드를 개시하도록 구현된다. 바람직하게는, 처리 유닛은 원격 통신 유닛으로부터의 요청 시에, 특히 무선 송신기를 통한 요청 시에 스트리밍 모드를 개시하도록 구현된다. 더 바람직하게는, 처리 유닛은 선박을 상기 원격 통신 유닛에 연결할 때 상기 스트리밍 모드를 개시하도록 구현된다.
따라서, 처리 유닛은, 예를 들어 위에서 언급된 바와 같은 데이터 사학자 서버를 사용하여 데이터를 시계열 방식으로 저장하도록 처리하고, 그리고 센서로부터 수신되는 임의의 파라미터를 원격 통신 유닛을 통하여 직접적으로 송신하도록 구현될 수 있다. 데이터를 처리하고, 예를 들어 위에서 언급된 바와 같이 시계열 데이터를 생성하기 위하여, 처리 유닛이 적어도 하나의 파라미터를 분석하도록 구현된다면 바람직할 것이다. 처리 유닛은 파라미터를 처리하고, 수신된 파라미터에 기반하여 제 2 파라미터를 원격 통신 유닛 및/또는 저장 유닛으로 송신할 수 있다.
추가적 양태에 따르면, 처리 유닛은 마이크로콘트롤러-기반 처리 유닛을 포함한다. 그러면, 센서 파라미터, 또는 일반적으로 센서 데이터를 처리 및 분석하는 것이 적어도 부분적으로 부표 자체에서 일어날 수 있다. 원시 센서 데이터, 즉 적어도 하나의 센서에 의하여 측정된 파라미터를 수집하고 직접적으로 송신하는 대신에, 원시 센서 데이터는 부표 내에서 처리되고, 바람직하게는 분석될 수 있다. 바람직하게는 센서 데이터를 처리하는 것은, 예를 들어 위에서 언급된 바와 같은 시계열 데이터를 생성하기 위해서, 송신용 원시 센서 데이터를 전처리하는 것을 포함한다. 그러면, 처리된 파라미터가 원격 통신 유닛을 사용하여 송신될 수 있다. 부표, 즉 베이스부 또는 턴테이블 내에서 온보드 방식으로 데이터를 처리하면, 더 많은 상대적인 파라미터를, 예를 들어 전술된 바와 같은 마스터 원격측정 유닛 또는 휴대용 원격측정 유닛으로 송신할 수 있다. 그러면, 데이터의 국지적 처리 및 추가적인 처리가 더 이상 요구되지 않을 수 있다. 더욱이, 바람직하게는 원시 데이터 대신에 처리된 데이터를 송신하면, 원격 통신 유닛의 필요한 대역폭이 감소된다. 대안적으로, 데이터 후처리도 데이터가 수집되고 저장되는 원격 서버에서 수행될 수 있다.
원격 측정 유닛, 또는 센서 및 원격 통신 유닛 사이의 임의의 커플링이 마모에 노출된다는 것이 전술된 바와 같은 알려진 계류식 부표의 단점이다. 통상적으로, 이러한 원격측정 시스템은 프로그래밍가능한 로직 제어기(PLC)를 포함한다. 비록 이러한 PLC-기반 시스템이 통상적으로 견실하지만, 본 발명에 따른 계류식 부표에 가해지는 환경이 너무 엄격하다는 것이 발견되었다. 그러므로, 처리 유닛은 마이크로프로세서, 바람직하게는 마이크로콘트롤러-기반 처리 유닛을 포함하는 것이 바람직하다. 예를 들어 PLC-기반 유닛 대신에 마이크로콘트롤러-기반 처리 유닛을 사용하면, 더 복잡한 계산 및 처리가 가능해진다.
마이크로콘트롤러, 또는 마이크로프로세서는 적절한 디지털 인터페이스를 사용하여 상이한 입력 및 출력에 커플링되는 적절한 인쇄된 회로 보드 상에 구현되는 것이 바람직하다. 인터페이스는 센서, 원격 통신 유닛 및/또는 저장 유닛에 커플링될 수 있다. 처리 유닛은, 예를 들어 태블릿 또는 유사한 전자 디바이스를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 처리 유닛은 적절한 케이싱, 바람직하게는 이중층 케이싱 내에 구현된다. 케이싱을 포함하는 처리 유닛은 적어도 IP67 방수 및 방진 기능을 가지는 것이 바람직하다. 그러면, 마이크로콘트롤러-기반 유닛이 엄격한 환경에서 마모에 덜 노출된다.
마이크로프로세서는 Intel®, AMD® 또는 유사한 회사에 의해 제작되는 것과 같은 임의의 종래의 범용 단일-칩 또는 멀티-칩 마이크로프로세서일 수 있다. 처리 유닛은 비-PLC 기반 처리 유닛인 것이 바람직하다.
비록 마이크로프로세서 기반 처리 유닛이 제공된 부표에는 웹 서버에 연결하도록 구현된 원격 통신 유닛이 더 장착되는 것이 바람직하지만, 이러한 부표에는 무선 통신만을 위한 원격 통신부만이 장착될 수도 있다. 그러면, 처리된 데이터는 무선 모뎀을 통하여, 예를 들어 선박 또는 MTU로 전송될 수 있다.
바람직하게는, 부표는 베이스부 및 턴테이블 사이의 회전을 허용하도록 구현되는 제 1 베어링을 포함한다. 그러면, 제 2 베어링은 위에서 언급된 바와 같은 유체 전송 라인을 커플링하기 위한 유체 스위블을 포함할 수 있다. 더 바람직한 실시형태는, 예를 들어 해저 설치 장비 및 턴테이블 사이에서 신호를 전송하기 위해서 베이스부 및 턴테이블 사이에 광 신호 및/또는 전기 신호를 전송하기 위한, 바람직하게는 베이스부 및 전계-광학 케이블에 연결된 고정자부 및 턴테이블에 연결된 회전자부가 있는 신호 또는 전계-광학 스위블을 더 포함한다. 신호 스위블은 처리 유닛에 커플링되는 것이 바람직하다. 그러면, 처리 유닛이 위에서 언급된 바와 같은 PLEM 또는 범용 밸브와 같은 임의의 수중 장비를 작동시키도록 구현될 수 있다.
추가적인 양태에 따르면, 본 발명에 따른 부표는 적어도 하나의 부표 및 원격 서버를 포함하는 계류식 부표 시스템 내에서 동작하도록 구현된다. 부표 및 서버, 바람직하게는 웹 서버는 전술된 바와 같이 인터넷 또는 다른 광역 네트워크를 통하여 접촉되는 상태인 것이 바람직하다.
시스템은 부표의 동작을 표시하는 동작 파라미터를 제공하도록 구성된 분석 서버를 포함하는 것이 바람직하다. 바람직한 실시형태에 따르면, 분석 서버는 감지되거나 결정된 적어도 하나의 파라미터를 계산하도록 구현되고, 적어도 하나의 동작 파라미터는 부표 또는 연결된 유체 전송 라인과 같은 연관된 하드웨어의 동작을 나타낸다. 동작 파라미터는, 예를 들어 위에서 언급된 바와 같을 웹 서버를 사용하여, 바람직하게는 안전한 로그인을 사용하여 사용자에게 이용가능해질 수 있다.
분석 서버는 부표 내에, 예를 들어 그 처리 유닛 내에 구현될 수 있다. 그러면, 데이터의 처리가 계류식 부표의 처리 유닛 내에서 일어난다. 원격 디바이스는, 예를 들어 전술된 바와 같은 원격 서버를 통하여, 결정된 동작 파라미터 또는 일반적인 동작 데이터 중 임의의 것을 처리 유닛, 예를 들어 그 임의의 저장소로부터 취출할 수 있다. 그러면, 동작 파라미터, 또는 일반적으로 동작 데이터가 원격 통신 유닛에 의해서 송신될 수 있다. 그러면 대역폭 사용량이 감소된다. 그러므로, 종래 기술에 알려진 바와 같은 물리적 마스터 원격측정 유닛을 사용하는 대신에서, 계류식 부표의 처리 유닛은 데이터를 처리할 수 있다.
그러나, 웹 서버가 분석 서버를 포함하거나, 적어도 분석 서버에 연결되면 바람직할 것이다. 그렇게 되면, 부표의 처리 유닛은 높은 계산 파워를 요구하지 않는다. 부표 및 원격 서버 양자 모두가 분석 서버를 포함하는 것도 역시 가능하다.
바람직하게는, 분석 서버는 센서 데이터를 획득하기 위하여 센서로부터 복수 개의 파라미터를 수신하도록 구현된다. 센서 데이터는 본 명세서에서 소정 시간 기간 동안에 복수 개의 센서로부터 획득된 파라미터를 포함할 수 있는 것으로 언급된다. 따라서, 센서 데이터는 이력 데이터, 특히 위에서 언급된 바와 같은 시계열 데이터를 더 포함할 수 있다. 바람직하게는, 데이터는 부표의 x, y 및 z 방향에 따른 회전, 틸트 및 롤 및 축방향 변위 중 적어도 하나를 포함한다.
분석 서버가 적어도 하나의 외부 파라미터를 수신하도록 구현되는 것도 가능할 수 있는데, 분석 서버는 동작 파라미터를 결정하기 위하여, 상기 외부 파라미터를, 바람직하게는 센서에 의해서 감지된 파라미터 중 임의의 것과 조합하여 처리하고 분석하도록 구현된다. 그러면, 복수 개의 센서에 의해서 획득되는 부표의 로컬 센서 데이터는 광역 데이터, 즉 분석 서버에 의해 수신되는 외부 파라미터와 조합될 수 있다. 그렇게 되면, 더 신뢰가능한 동작 파라미터가 결정되고 송신될 수 있다. 외부 파라미터는, 예를 들어 날씨 상태를 포함할 수 있다.
더 바람직한 실시형태에 따르면, 분석 서버는 예측 모델 또는 알고리즘을 사용하여 동작 파라미터를 결정하도록 구현된다. 예를 들어, 동작 파라미터는 이벤트, 예컨대 부표와 연관된 임의의 프로세스 또는 장비의 예측된 고장 또는 다른 오동작과 같은 이벤트를 표시할 수 있다. 그러면 동작 파라미터를 효율적이고 신뢰가능하게 결정할 수 있다. 본 명세서에서 예측 모델이라는 용어가 회귀 모델과 같은 예측 모델을 포함할 수 있지만, 분류 모델 또는 클러스터링 모델을 더 포함할 수 있다는 것에 주의한다.
예측 모델은 신경망, 랜덤 포레스트(random forest), k-최근접 이웃 분류기, 로지스틱(logistic) 회귀 모델, k-평균 클러스터링 모델, 지원 벡터 머신, 또는 임의의 다른 적절한 머신 러닝 모델 중 적어도 하나일 수 있다. 적용가능한 경우, 예측 모델의 타입을 선택하는 것은, 모델을 유클리드 거리, 민코우스키(Minkowski) 거리, 자카드 비유사도 척도(Jaccard dissimilarity measure), 동적 시간 워프, 등과 같은 임의의 적절한 거리 또는 (비)유사도 척도와 조합시키는 것을 더 포함할 수 있다.
그러면, 분석 서버가 예측 모델에 기반하여 동작 파라미터를 결정하도록 구현된다. 구체적으로 설명하면, 분석 서버는,
- 적어도 하나의 센서로부터 센서 데이터를 획득,
- 동작 파라미터 값을 예측 또는 분류하도록 구현된 훈련된 예측 모델을 획득, 및
- 훈련된 예측 모델 및 센서 데이터에 기반하여, 동작 파라미터를 제공하도록 구현되는 것이 바람직하다.
그러면, 분석 서버는 동작 파라미터를 전송하고, 제공된 동작 파라미터가 웹 서버를 통하여 이용가능해지도록 구현되는 것이 바람직하다.
비록 훈련된 예측 모델이 이미 이용가능할 수 있지만, 예를 들어 서버에 저장되었을 수 있지만, 분석 서버는 또한,
- 예측 모델을 제공; 및
- 훈련된 예측 모델을 획득하기 위하여, 예측 모델을 센서 데이터를 사용하여 훈련시키는 것에 의해서 훈련된 예측 모델을 획득하도록 구성될 수 있다.
따라서, 구체적으로 설명하면 아직 훈련되지 않은 모델인 예측 모델이 획득되고, 이 모델은 센서 데이터 및 선택적으로 다른 데이터를 사용하여 후속하여 훈련될 수 있다.
바람직하게는, 예측 모델을 제공하는 것은 모델의 타입을 선택하는 것을 포함한다. 예측 모델을 선택하는 것은 미리 결정된 하이퍼 파라미터를 선택하는 것을 더 포함할 수 있는데, 미리 결정된 하이퍼 파라미터는 예측 모델의 설정을 규정하는 파라미터를 포함한다. 하이퍼 파라미터가 예측 모델의 타입, 데이터의 타입, 해당 모델이 찾으려하는 예측 파라미터, 및 다른 조건에 의존할 것이라는 것이 예측 모델링의 분야의 당업자에 의해서 이해될 것이다. 하이퍼 파라미터의 예를 들자면, k-최근접 이웃 분류기 내의 이웃들의 개수(k), 신경망 내의 계층 및 노드/은닉 단위들의 개수(및 노드들 사이의 연결), 지원 벡터 머신 내의 지원 벡터들의 개수, k-평균 클러스터링 모델 내의 클러스터들의 개수 등이 있다. 하이퍼 파라미터의 다른 예에는 학습 레이트, 훈련 구현 크기, 및 훈련 에포크들의 개수가 있다.
바람직하게는, 적어도 모델의 훈련은 중앙화된 서버, 예를 들어 웹 서버에서 일어난다. 그러면, 분석 서버가 부표로부터 센서 데이터, 예를 들어 위에서 언급된 바와 같은 원시 및/또는 전처리된 데이터를 수신하도록 구현된다. 그러면, 이러한 데이터가 예측 모델을 훈련시키고 이러한 훈련된 모델이 웹 서버를 통해서 이용가능해지게 하기 위해서 사용된다.
부표에 분석 서버가 제공되면, 부표의 분석 서버는 훈련된 예측 모델을, 바람직하게는 웹 서버를 통하여 수신하도록 구현될 수 있다. 이것은 원격 통신 유닛을 통해서 일어날 수 있다. 전술된 바와 같이, 원격 통신 유닛은 인터넷과 같은 광역 네트워크에 연결하도록 구현된다. 훈련된 예측 모델은 원격 서버, 바람직하게는 원격 인터넷 서버에 저장될 수 있고, 그러면 원격 통신 유닛이 원격 서버로부터 훈련된 예측 모델을 수신하고, 상기 모델을 처리 유닛에 제공되도록 구현된다. 그러면, 모델의 훈련이 충분한 계산 파워가 이용가능한 웹 서버에서 일어날 수 있는 반면에, 동작 파라미터의 예측은 부표 자체에서 일어날 수 있다.
위에서 언급된 바와 같이, 동작 파라미터를 제공하는 것도 웹 서버에서 일어날 수 있다. 그러면 훈련된 예측 모델이 웹 서버에서 실행되고, 이것은 센서 데이터, 바람직하게는 시계열 데이터를 부표로부터 수신한다. 그러면 분석 서버가 적어도 하나의 부표로부터 센서 데이터를 수신하고 동작 파라미터를 수신된 센서 데이터에 기반하여 제공하도록 구현된다.
바람직하게는, 분석 서버는 복수 개의 예측 모델을 저장하도록 구현된다. 예측 모델은 예를 들어 부표에 대한 복수 개의 상이한 동작 파라미터를 규정하도록 구현될 수 있다. 파라미터의 예에는 계류 라인 피로도, 호저 상태, 베어링 및 수중 호스 상태가 있다. 분석 서버는 복수 개의 예측 모델을 획득하고, 훈련된 예측 모델에 기반하여 복수 개의 동작 파라미터 또는 일반적으로 동작 데이터를 규정하도록 구현될 수 있다. 예측 모델은 부표의 복수 개의 센서로부터 획득된 센서 데이터를 사용하여 훈련될 수 있다.
신뢰가능한(즉 신뢰성이 있도록 훈련된) 예측 모델을 획득하는 것은 통상적으로 어려운 일이다. 추가적인 양태에 따르면, 웹 서버 및 바람직하게는 실질적으로 유사한 구성을 가지는 복수 개의 부표를 포함하는 계류식 부표 시스템이 제공된다. 그러면, 분석 서버는 복수 개의 부표로부터 센서 데이터를 수신하도록 구현되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 동일한 타입의 다른 계류식 부표의 센서 데이터가 분석 서버에서 수신될 수 있고, 분석 서버는 복수 개의 부표로부터의 수신된 센서 데이터에 역시 기반하여 예측 모델을 훈련시키거나 동작 파라미터를 제공하도록 구현된다.
대체예로서, 하나의 부표로부터의 데이터를 사용하여 훈련된 모델이 다른 부표에 대한 파라미터를 결정하기 위하여 사용될 수 있다. 그러면, 분석 서버는 하나의 부표로부터 유래한 데이터에 기반하여 예측 모델을 훈련시키고, 이러한 모델을 다른 부표에 대해서, 또는 다른 부표에서도 사용하도록 구성되는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 분석 서버는 이제 전술된 바와 같은 계류식 부표로부터 센서 데이터를 수신, 즉 획득하도록 구현되고, 센서 데이터는 상기 부표의 적어도 하나의 파라미터를 감지하기 위하여 센서에 의해 생성된 데이터를 포함한다. 분석 서버는 이제,
- 예측 모델을 제공, 및
- 훈련된 예측 모델을 획득하기 위하여 센서 데이터를 사용하여 예측 모델을 훈련시키도록 구현되는 것이 바람직하다.
그러면, 예측 모델은 분석 서버, 예를 들어 웹 서버 내에서 훈련되고, 예를 들어 적어도 하나의 부표로 전송되거나 그렇지 않으면 적어도 하나의 부표를 위하여 사용될 수 있다. 바람직하게는, 분석 서버는 제 1 부표로부터 센서 데이터를 수신하고, 예측 모델을 훈련시키며, 예측 모델을 사용하거나 제 2 부표로 또는 제 2 부표를 위하여 전송하도록 구현된다. 또한, 이러한 모델은 제 1 부표로 전송되거나 제 1 부표를 위하여 사용될 수도 있다.
더 바람직한 실시형태에 따르면, 모델의 신뢰도를 더 높이기 위하여, 분석 서버가 복수 개의 계류식 부표로부터 센서 데이터를 수신하도록 구현된다. 데이터는 분석 서버에 저장될 수 있다. 바람직하게는, 복수 개의 부표로부터의 센서 데이터가 예측 모델을 훈련시키기 위하여 사용된다. 더 많은 부표로부터의 데이터를 사용하면 모델의 신뢰도가 증가된다.
원격 서버는 복수 개의 부표로부터의 센서 데이터를 정규화하도록 구현될 수 있고, 정규화하는 단계는 적어도 센서 데이터를 정규화 또는 스케일링함으로써 정규화된 센서 데이터를 획득하는 것을 포함한다. 이러한 방식으로, 개별적인 부표들 각각에 대해서 특유하고 고유한 인자들이 정규화되거거나, 다르게 말하면 팩터링되어(factored), 예측 모델을 훈련시키기 위해서 이러한 정규화된 데이터가 다른 부표로부터의 (정규화된) 데이터와 안전하게 조합될 수 있게 한다.
그러면, 복수 개의 부표로부터의 데이터를 사용하여 훈련된 모델이, 상기 하나의 부표로부터의 센서 데이터를 해당 모델에 공급함으로써 하나의 부표에 대한 동작 파라미터를 결정하기 위하여 사용될 수 있다. 그러므로, 분석 서버는, 훈련된 예측 모델 및 부표로부터의 센서 데이터에 기반하여, 상기 부표에 대한 동작 파라미터를 제공하도록 구현되는 것이 바람직하다.
모델의 훈련이 위에서 언급된 바와 같은 중앙화된 분석 서버에서 일어난다면 바람직할 것이다. 대체예로서, 훈련은 부표 내에서, 구체적으로 설명하면 그 처리 유닛 내에서 일어날 수 있다. 그러면, 웹 서버는 제 1 계류식 부표로부터 센서 데이터를 수신하고, 상기 센서 데이터를 제 2 계류식 부표로 전송하도록 구현된다. 또한, 데이터는 직접적으로, 즉 웹 서버가 없이 전송될 수 있다. 그러면, 제 2 계류식 부표는 수신된 데이터를 모델을 훈련 또는 최적화하기 위하여 사용할 수 있다. 바람직하게는, 웹 서버는 센서 데이터를 복수 개의 부표로부터 하나의 부표로 전송하도록 구현된다. 센서 데이터는 이미 정규화되었을 수 있고, 또는 데이터는 부표에서 정규화된다. 언급된 바와 같이, 복수 개의 소스로부터의 데이터를 사용하면 모델의 신뢰도가 개선된다. 웹 서버는 제 1 부표로부터 예측 모델을 수신하고, 상기 예측 모델을 제 2 부표로 전송하도록 구현될 수 있다.
비록 복수 개의 부표로부터의 데이터를 사용하면 모델의 신뢰도가 높아지지만, 부표들을 위치 및/또는 부표의 타입에 대해서 그룹화하고 모델을 이에 따라서 훈련시키면 개선된 시스템이 제공된다는 것이 발견되었다. 그러면, 복수 개의 부표들이, 예를 들어 위치 및/또는 타입에 기반하여 서브그룹으로 분할되는 것이 바람직하다. 각각의 그룹에 대하여, 바람직하게는 모델을 각각의 그룹 내의 부표들로부터 획득되거나 수신된 데이터를 사용하여 훈련시킴으로써 훈련된 예측 모델이 획득되는 것이 바람직하다. 그러면, 분석 서버는 복수 개의 그룹 예측 모델을 훈련시키도록 구현되는데, 각각의 그룹 예측 모델은 상기 그룹 내의 부표들로부터 획득된 센서 데이터를 사용하여 훈련된다. 그러면 신뢰도가 개선된다.
각각의 그룹 예측 모델은, 예를 들어 아키텍처에 관하여 서로 다를 수 있다. 그러나, 분석 서버가 일반적인 예측 모델을 제공하고, 그룹 예측 모델을 획득하기 위해서 일반적인 예측 모델을 그룹들 각각으로부터의 훈련 데이터를 사용하여 훈련시킴으로써 그룹 예측 모델을 제공하도록 구현된다면 바람직할 것이다.
위에서 언급된 바와 같이, 복수 개의 동작 파라미터가 단일 계류식 부표에 대해서 획득될 수 있다. 또한, 복수 개의 그룹 예측 모델이 상이한 동작 파라미터들에 대해서 획득될 수도 있다. 복수 개의 모델을 그룹화하면 신뢰도가 올라간다.
추가적인 양태에 따르면, 전술된 바와 같은 부표, 계류식 부표 시스템 또는 분석 서버를 작동시키기 위한 방법이 제공된다.
추가적인 양태에 따르면, 계류식 부표에 대해서 앞서 규정된 바와 같은 처리 유닛 및/또는 원격 통신 유닛이 제공된다. 이러한 유닛, 바람직하게는 처리 유닛 및 원격 통신 유닛의 조합은 이제 현존하는 부표에 맞춤되어서, 상기 부표를 본 발명에 따른 개선된 계류식 부표로 변환시킬 수 있다.
본 발명은 후속하는 도면들에 의해서 추가적으로 예시되는데, 이들은 본 발명에 따른 디바이스 및 방법의 바람직한 실시형태를 보여주고, 어떠한 방식으로도 본 발명의 범위를 한정하도록 의도되지 않는다:
- 도 1은 계류식 부표, 선박 및 플랜트의 조합을 보여준다;
- 도 2는 계류식 부표를 사시도로 보여준다;
- 도 3은 도 1의 부표의 단면을 평면 II에 따라서 보여준다;
- 도 4는 부표를 포함하는 시스템을 개략적으로 도시한다;
- 도 5는 동작 파라미터를 결정하는 프로세스를 포함하는 시스템을 개략적으로 도시한다;
- 도 6은 복수 개의 파라미터를 생성하기 위한 시스템을 개략적으로 도시한다; 그리고
- 도 7은 복수 개의 그룹 내에 분할된 부표들의 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 1에는 탄화수소 유체를 해저 설치 유체 도관 또는 파이프라인(42)을 통하여, 그리고 탄성 라이저(41), 유체 전송 스위블(3), 부유식 로딩 또는 오프로딩 호스(5) 및 선박 또는 셔틀 탱커(300)에 탑재된 호스 커플링(303)을 통하여 전송하도록 구현되는 계류식 부표(1)가 도시된다. 부표(1)는 해저(999) 내에 배치된 앵커 포인트(12)(도 2 및 도 3 참조)에 연결되는 다수의 앵커 라인(11)이 제공된 베이스부(10)를 포함한다. 부표(1)의 정지식 베이스부(10)에는 계류부 또는 턴테이블(20)이 커플링되는데, 턴테이블은 제 1 로드 운반 베어링 시스템을 통해서 베이스부(10)에 회전가능하게 커플링된다. 턴테이블(20)은 베이스부(10)에 대해서 축(A) 중심으로 회전할 수 있다. 턴테이블(20)에는 선박(300)의 계류식 호저 라인(25a)에 연결되기 위한 하나 이상의 계류 포인트(25)가 제공된다.
베이스부(10)는 파이프 커플링(13a 및 13b)(도 3 참조)을 통하여 유체 전송 스위블(3)의 고정자부에 단단하게 연결되고, 파이프 커플링 각각은 탄화수소 유체를 수송하기 위하여 탄성 유체 전송 호스 또는 소위 라이저(41)에 커플링된다. 라이저(41a 및 14b)는, 예를 들어 연안으로부터 수출되거나 연안으로 수입될 수 있는 탄화수소를 위한 연안 설치 탄화수소 처리 플랜트 또는 보관 탱크에 연결되는 해저 설치 파이프라인(4)에 커플링된다. 탄화수소 유체는 탱커 선박을 채우기 위하여 연안 스테이션으로부터 해저 설치 파이프라인(4), 제 1 전송 라인(41), 유체 스위블(3) 및 제 2 전송 라인(5)을 통하여 탱커 선박으로 전송될 수 있고, 또는 언로딩 목적을 위하여 반전 유체 스트림이 탱커 선박으로부터 연안 스테이션으로 구축될 수 있다. 전송 라인(5)은 호스 커플링(23)에 커플링된다.
잠수된 스테이션(PLEM)이 수중 파이프라인(4) 및 제 1 유체 전송 라인(41) 사이에 배치되는 경우, 잠수된 스테이션을 작동시키는 엄빌리컬이 전계-광학 스위블(미도시)에 연결되고, 이것은 신호, 전기 및 가끔은 수력을 턴테이블(20) 및 해저 설치 장비 사이에서 전송하며, 전계-광학 스위블은 일반적으로 부표(1)의 턴테이블(20) 상에 배치된다. 엄빌리컬에는 일반적으로, 해저 설치 잠수된 스테이션으로부터 부표로 또는 그 반대로의 데이터 및/또는 전력 전송을 위한 전기 케이블, 신호 전송 케이블 및 유압식 전송 도관이 제공된다.
유체 전송 스위블(3)에는 유체 전송 스위블(3)의 고정자부 및 회전자부 사이에 제 2 베어링(31)이 제공된다. 유체 전송 스위블(3)의 회전자부는 부표(1)의 턴테이블(20)에 연결되고, 이러한 회전자부에는 바다 위에서 떠다니고 선박(300) 및 턴테이블(20) 사이에 연결되도록 구현되는 제 2 유체 전송 호스(5)에 연결되는 커플링(23)이 제공된다. 베이스부(10) 및 턴테이블(20)은 호저 라인(25a)을 통해서 턴테이블(20)에 계류되는 선박의 계류 로드를 다룰 수 있는 적절한 로드 베어링 구조체(32)를 통해서 커플링된다.
부표(1)에 있는 유체 전송 스위블은 턴테이블(20)에 계류되면 축 A 중심으로 회전하는(weathervane) 선박(300) 및 해저 상의 파이프라인(42) 사이에서 탄화수소 유체가 전송될 수 있게 한다. 탄화수소 유체의 전송은 부유식 호스(5), 회전형 파이프부(23), 유체 전송 스위블(3)에 연결된 비-회전 파이프부(13a 및 13b) 및 비-회전 파이프부(13a 및 13b)를 유체 제어 밸브를 가지고 파이프라인(42)에 연결되는 해저 설치 PLEM 시스템과 연결시키는 탄성 라이저 호스(41)를 통하여 일어난다.
부표에는 처리 유닛(30)이 더 제공되는데, 이것은 도 4에 더 상세히 도시된다. 처리 유닛(30)은 부표(1)의 파라미터를 감지하는 복수 개의 센서(32)에 커플링된다. 처리 유닛(30)에는, 이러한 예에서는 라이트(33a) 및 혼(horn)(33b)의 형태인 출력부(33)도 커플링된다. 처리 유닛(30)의 내부 메모리 옆에는 별개의 메모리(34)도 제공된다. GPS 안테나(39b)는 적절한 인터페이스(39)를 통하여 처리 유닛(30)에 커플링된다.
통신을 위하여, 부표(1)에는 무선 유닛(37)을 통하여 처리 유닛(38)에 커플링되는 UHF 안테나(38)가 제공된다. 무선 유닛(37)은, 예를 들어 선박(300)의 승무원의 무선 송신기(301)와 통신하도록 구현된다. 안테나(302)는 송신기(301)로 커플링될 수도 있다. 처리 유닛(30)에는 안테나(36)가 제공된 4G 라우터(35)도 커플링된다. 라우터(35)는 처리 유닛(30)을 인터넷(1000)에 연결시키고(도 5 참조), 데이터를 웹 서버(201)로 전송할 수 있게 한다.
이러한 예에서 처리 유닛(30)은, 이러한 예에서는 마이크로소프트 윈도우인 운영 체제가 제공된 태블릿(30)의 형태이다. 처리 유닛(30)은 이러한 예에서는 Intel Atmos® 프로세서인 마이크로-프로세서(31)를 포함한다. 따라서, 처리 유닛(30)은 복수 개의 센서(32)로부터 획득된 센서 데이터를 수신하고 처리할 수 있다. 구체적으로 설명하면, 처리 유닛(30)은 센서에 의해 획득된 데이터를 처리하여 시계열 데이터(1001)(도 5 참조)를 생성하도록 구현된다. 센서 데이터(1001)는 셀룰러 데이터 송신기(35, 36)를 사용하여 인터넷(1000)을 거쳐 서버(201)로 전송될 수 있다.
시계열 데이터(1001)가 웹 서버(201) 및 부표(1) 사이에서 인터넷(1000)을 통해서 교환되는 동안에, 처리 유닛(30)은 실제 센서 판독치를 무선 유닛(37)을 통해서 송신하도록 구현되기도 한다. 그러면 선박(300)에 있는 사용자가 최근의 센서 판독치를 독출할 수 있게 된다. 실제 센서 판독치를 전송하는 것은 무선부(301)를 처리 유닛(30)의 무선 유닛(37)에 연결함으로써 개시된다.
도 5를 참조하면, 부표(1)의 동작 프로세스를 나타내는 동작 파라미터(P)를 결정하는 프로세스가 설명될 것이다. 부표(1)의 센서(32)는 부표(1)의 회전, 틸트 및 롤을 등록하도록 구현되고, 이러한 데이터가 처리 유닛(30)에 제공된다. 처리 유닛(30)은 센서 데이터를 시계열 데이터로 저장하고, 즉 센서 데이터에는 시간 및 날짜가 부여된다. 이러한 센서 데이터(1001)는 원격 통신 유닛(35, 36)을 사용하여 인터넷을 통해 웹 서버(201)로 전송된다. 언급된 바와 같이, 실제 센서 판독치 또는 라이브 센서 판독치가 요청 시에 무선 유닛(37, 38)을 통해서 선박(300)에 전송될 수 있다.
웹 서버(201)는 하이퍼텍스트 전송 프로토콜(HTTP) 또는 파일 전송 프로토콜(FTP) 프로토콜 또는 다른 적절한 타입의 네트워크 프로토콜에 따르며 도달하는 요청에 응답하여 콘텐츠를 서비스하고 수신하도록 구성되는 독립형 소프트웨어 프로그램을 포함할 수 있다. 서버(201)는 훈련 섹션(2001) 및 파라미터 결정 섹션(2002)을 포함한다. 훈련 섹션(2001)은, 이러한 예에서는 예를 들어 신경망인 예측 모델(1002)을 제공하도록 구현된다. 모델(1002)은 아직 훈련되지 않았고, 따라서 훈련 데이터(1001a)가 제공된다. 훈련 데이터(1001a)는 이러한 예에서 부표(1)의 센서(32)로부터 획득된 시계열 데이터(1001)에 대응한다. 훈련 데이터(1001a)는, 이러한 예에서는 (근접) 계류 라인 고장인 이벤트 데이터로 보강된다. 보강된 데이터는 장래에 (근접) 계류 라인 고장을 예측하기 위해서 모델(1002)을 훈련시키기 위하여 사용된다. 모델(1002)을 훈련시킨 이후에, 훈련된 모델(1003)이 획득된다.
이러한 훈련된 모델(1003)이 전송되고(1003c), 부표(1)로부터 획득된 센서 데이터(1001)에 기반하여, 장래의 (근접) 계류 라인 고장을 예측하기 위해서 파라미터(P)(블록 1004)를 예측하기 위하여 파라미터 결정 섹션(2002) 내에서 사용된다. 파라미터(P)는, 예를 들어 인터넷(1000)을 통해서 사용자(303)가 액세스할 수 있는 웹페이지를 통하여 이용가능해진다.
이러한 예에서, 섹션(2001 및 2002)은 동일한 분석 서버(201)의 일부이다. 그러나, 파라미터를 훈련 및 결정하는 것이 상이한 서버에서 수행되는 경우도 가능할 수 있다. 또한, 파라미터(P)의 결정이 부표(1) 내에서 일어나는 것도 가능하다. 그러면, 부표(1)의 처리 유닛(30)은 파라미터 결정 섹션(2002)을 포함한다. 그러면, 훈련된 모델(1003)은 화살표(1003a)로 표시된 인터넷(1000)을 통해서 이용가능해질 수 있다. 훈련된 모델(1003)은 부표(1)의 처리 유닛(30)으로 전송될 수 있고, 화살표(1003b)로 표시된다.
도 5의 예에는 하나의 파라미터(P)만이 부표(1a)에 대해서 결정된다. 그러나, 부표(1)의 컴포넌트의 상이한 동작 파라미터에 각각 대응하는 복수 개의 파라미터(P1-P3)가 결정될 수도 있다. 도 6의 예에는 센서 데이터(S1-S3)를 각각 제공하는 세 개의 센서 그룹(32a-32c)이 제공된다. 도 5에 도시된 바와 같은 방식으로, 이러한 경우에는 세 개의 훈련된 모델(T1-T3)이 제공되고, 이들은 센서 데이터(S1-S3)에 기반하여 파라미터(P1-P3)를 예측하도록 구현된다.
도 6에는 제 2 부표(1b)가 도시되는데, 이것은 구성이 부표(1a)와 같다. 부표(1b)는 데이터(S1-S3)를 웹 서버(201)로 전송하고, 이것이 제 1 부표(1a)로부터의 데이터와 함께 데이터 파일(1001a-1001c) 내에 조합된다. 따라서, 데이터 파일 또는 센서 데이터는 복수 개의 부표(1a, 1b)로부터의 데이터를 포함한다. 이러한 데이터는 더 신뢰가능한 모델(T1-T3)을 훈련시키도록 사용될 수 있다(훈련 섹션은 도시되지 않지만 후술되는 바와 같이 도 5 또는 도 7의 섹션과 유사함). 이러한 예에서, 하나 이상의 훈련된 모델(T1-T3)이 서버(201)로부터 부표(1b)의 처리 유닛(30b)으로 전송되는 것도 가능하다. 예를 들어, 모델(T1-T3)이 제 1 부표(1a)로부터 획득되는 훈련 데이터에 기반하여 훈련되고, 이러한 모델(T1-T3)이 이제 제 2 부표(1b)에 대한 파라미터(P1-P3)를 결정하기 위하여 사용된다.
더 많은 데이터가 이용가능하면 통상적으로 모델의 신뢰도가 높아진다. 그러나, 부표들(1)을 그룹들 내에 분할함으로써, 더 신뢰가능한 모델이 획득될 수도 있다는 것이 발견되었다. 도 7에는 상이한 구역들 내에 위치된 복수 개의 부표(1)가 도시된다. 부표들(1)은 구역 그룹 A-C 내에 그룹화된다. 복수 개의 부표(1)로부터의 데이터가 인터넷(1000)을 통하여 웹 서버(201)로 송신되고, 이것이 1010으로 개략적으로 표시된다. 이러한 예에서 웹 서버(201)는 훈련 섹션을 두 부분에 가진다. 첫째로, 일반 모델(1002)이 이러한 예에서는 신경망이기도 한 모델 생성 섹션(2001a) 내에 제공된다. 그러면, 이러한 일반 모델(1002)이 모델 훈련 섹션(2001b)에서 사용된다. 일반 모델(1002)을 상이한 그룹 A-C으로부터 획득된 상이한 데이터 세트(1001)로 훈련시킴으로써, 세 가지 상이한 훈련된 모델(1003)이 획득한다(TA-TC로 표시됨). 그러면, 이러한 모델들 각각이 그 각각의 그룹에 대하여 부표에 대한 파라미터를 결정하기 위하여 사용될 수 있다.
특정 데이터를 획득하기 위하여 일반 모델을 그룹화하고 훈련시키는 동일한 개념이 각각의 상이한 동작 파라미터들에 대하여 모델을 훈련시키기 위하여 채용될 수도 있다는 것이 이해될 것이다.
당업자는 다양한 전술된 방법이 프로그래밍된 컴퓨터에 의해서 수행될 수 있다는 것을 쉽게 이해할 것이다. 본 명세서에서, 일부 실시형태도 역시 프로그램 저장 디바이스, 예를 들어 디지털 데이터 저장 미디어를 커버하도록 의도되는데, 이들은 머신 또는 컴퓨터에 의해서 판독가능하고, 명령의 머신-실행가능 또는 컴퓨터-실행가능 프로그램을 인코딩하며, 이러한 명령은 전술된 방법의 단계 중 일부 또는 전부를 수행한다. 프로그램 저장 디바이스는, 예를 들어 디지털 메모리, 플래시 드라이브, 자기 디스크 및 자기 테이프, 하드 드라이브와 같은 자기 저장 미디어, 또는 광학적으로 판독가능한 디지털 데이터 저장 미디어일 수 있다. 또한, 실시형태들은 전술된 방법의 상기 단계들을 수행하도록 프로그래밍된 컴퓨터를 커버하도록 의도된다.
"유닛", "프로세서" 또는 "모듈"이라고 명명된 임의의 기능성 블록을 포함하는, 도면에 도시된 다양한 요소의 기능은 전용 하드웨어 및 적절한 소프트웨어와 연관하여 펌웨어와 같은 소프트웨어를 실행할 수 있는 하드웨어를 사용함으로써 제공될 수 있다. 프로세서에 의해 제공될 경우, 이러한 기능은 단일 전용 프로세서에 의하여, 단일 공유 프로세서에 의하여, 또는 복수 개의 개별적인 프로세서에 의하여 제공될 수 있고, 이들 중 일부는 공유될 수 있다. 더욱이, 명시적으로 용어 "유닛", "프로세서" 또는 "제어기"를 사용하는 것은 소프트웨어를 실행할 수 있는 하드웨어만을 배타적으로 가리키는 것으로 해석되어서는 안 되며, 제한이 없이 디지털 신호 프로세서(DSP) 하드웨어, 네트워크 프로세서, 주문형 집적회로(ASIC), 필드 프로그램가능 게이트 어레이(FPGA), 소프트웨어를 저장하기 위한 판독 전용 메모리(ROM), 랜덤 액세스 메모리(RAM), 및 비휘발성 저장소를 암시적으로 포함할 수 있다. 종래 기술에 의한 및/또는 맞춤된 다른 하드웨어도 포함될 수 있다.
본 발명은 디바이스 및 방법의 후속하는 바람직한 실시형태에 의해서 추가적으로 예시된다.
실시형태들
1. 탄화수소 보관 용기를 계류하기 위한 적어도 하나의 계류식 부표로서,
- 해저에 정박되도록 구현되고 제 1 유체 전송 라인에 커플링되도록 구현된 베이스부;
- 상기 베이스부에 대하여 회전가능하고, 상기 제 2 유체 전송 라인에 커플링되도록 구현된 가동 턴테이블;
- 상기 제 1 유체 전송 라인과 상기 제 2 유체 전송 라인을 커플링하기 위한, 상기 베이스부와 상기 턴테이블 사이의 유체 스위블;
- 환경 파라미터, 유체 전송 라인 흐름 파라미터 및/또는 동작 파라미터와 같은 적어도 하나의 파라미터를 감지하기 위한 적어도 하나의 센서;
- 상기 적어도 하나의 파라미터를 처리하도록 구현된, 상기 적어도 하나의 센서에 커플링된 처리 유닛; 및
- 상기 적어도 하나의 파라미터를 웹 서버로 송신하도록 구현된 원격 통신 유닛을 포함하는, 계류식 부표.
2. 제 1 실시형태에 있어서,
상기 원격 통신 유닛은 셀룰러 네트워크 송신기 및/또는 비지상파(non-terrestrial) 통신 송신기를 포함하는, 계류식 부표.
3. 제 1 실시형태 또는 제 2 실시형태에 있어서,
상기 처리 유닛은, 상기 적어도 하나의 파라미터를 적어도 일시적으로 저장하기 위한 저장 유닛을 더 포함하는, 계류식 부표.
4. 제 3 실시형태에 있어서,
상기 처리 유닛은, 시계열 데이터를 생성하기 위하여 상기 센서로부터 획득한 상기 적어도 하나의 파라미터를 처리하도록 구현되고,
상기 원격 통신 유닛은 상기 적어도 하나의 파라미터의 시계열 데이터를 전송하도록 구현된, 계류식 부표.
5. 제 1 실시형태 내지 제 4 실시형태 중 어느 한 실시형태에 있어서,
상기 원격 통신 유닛은 UHF 무선 송신기를 포함하고,
상기 원격 통신 유닛은 상기 적어도 하나의 파라미터의 라이브(live) 데이터를 송신하도록 구현된, 계류식 부표.
6. 제 1 실시형태 내지 제 5 실시형태 중 어느 한 실시형태에 있어서,
상기 처리 유닛은, 상기 시계열 데이터를 생성하기 위한 저장 모드 및 상기 원격 통신 유닛을 사용하여 상기 파라미터를 송신하기 위한 스트리밍 모드에서 동작하도록 구현된, 계류식 부표.
7. 제 6 실시형태에 있어서,
상기 처리 유닛은 선박을 상기 원격 통신 유닛에 연결할 때 상기 스트리밍 모드를 개시하도록 구현된, 계류식 부표.
8. 제 1 실시형태 내지 제 7 실시형태 중 어느 한 실시형태에 있어서,
상기 처리 유닛은 마이크로콘트롤러-기반 처리 유닛을 포함하는, 계류식 부표.
9. 제 1 실시형태 내지 제 8 실시형태 중 어느 한 실시형태에 있어서,
상기 계류식 부표는,
해저 설치 장비와 상기 턴테이블 사이에서의 광 신호 및 전기 신호의 전송을 위한, 상기 베이스부 및 전계-광학 케이블에 연결되는 고정자부 및 상기 턴테이블에 연결된 회전자부를 가지는 전계-광학 스위블을 더 포함하는, 계류식 부표.
10. 제 1 실시형태 내지 제 9 실시형태 중 어느 한 실시형태에 따른 적어도 하나의 부표 및 원격 서버를 포함하는 계류식 부표 시스템으로서,
상기 시스템은 상기 부표의 동작을 표시하는 동작 파라미터를 제공하도록 구성된 분석 서버를 포함하고,
상기 분석 서버는,
- 상기 적어도 하나의 센서로부터 센서 데이터를 획득,
- 상기 동작 파라미터 값을 예측 또는 분류하도록 구현된 훈련된 예측 모델을 획득, 및
- 상기 훈련된 예측 모델 및 상기 센서 데이터에 기반하여, 상기 동작 파라미터를 제공하도록 구현된, 계류식 부표 시스템.
11. 제 10 실시형태에 있어서,
상기 웹 서버는 분석 서버를 포함하는, 계류식 부표 시스템.
12. 제 10 실시형태 또는 제 11 실시형태에 있어서,
상기 분석 서버는,
- 예측 모델을 제공하고,
- 상기 훈련된 예측 모델을 획득하기 위하여 상기 센서 데이터를 사용하여 상기 예측 모델을 훈련시킴으로써,
상기 훈련된 예측 모델을 획득하도록 구성된, 계류식 부표 시스템.
13. 제 11 실시형태 또는 제 12 실시형태에 있어서,
상기 분석 서버는, 상기 센서 데이터를 상기 부표로부터 수신하고, 수신된 센서 데이터를 사용하여 상기 예측 모델을 훈련시키도록 구현된, 계류식 부표 시스템.
14. 제 10 실시형태 내지 제 13 실시형태 중 어느 한 실시형태에 있어서,
상기 처리 유닛은 상기 센서 데이터를 상기 원격 서버로부터 수신하도록 구현된, 계류식 부표 시스템.
15. 제 10 실시형태 내지 제 14 실시형태 중 어느 한 실시형태에 있어서,
상기 시스템은 복수 개의 부표를 포함하고,
상기 분석 서버는,
- 센서 데이터를 복수 개의 계류식 부표로부터 획득,
- 예측 모델을 제공, 및
- 훈련된 예측 모델을 획득하기 위하여, 상기 센서 데이터를 사용하여 상기 예측 모델을 훈련시키도록 구현된, 계류식 부표 시스템.
16. 제 14 실시형태에 있어서,
상기 분석 서버는, 상기 훈련된 예측 모델 및 부표로부터의 센서 데이터에 기반하여, 상기 부표에 대한 동작 파라미터를 제공하도록 구현된, 계류식 부표 시스템.
17. 제 15 실시형태 또는 제 16 실시형태에 있어서,
상기 분석 서버는, 제 1 계류식 부표로부터 센서 데이터를 수신하고, 상기 센서 데이터를 제 2 계류식 부표로 전송하도록 구현된, 계류식 부표 시스템.
18. 제 15 실시형태 내지 제 17 실시형태 중 어느 한 실시형태에 있어서,
상기 웹 서버는, 제 1 부표로부터 예측 모델을 수신하고, 상기 예측 모델을 제 2 부표로 전송하도록 구현된, 계류식 부표 시스템.
19. 제 15 실시형태 내지 제 18 실시형태 중 어느 한 실시형태에 있어서,
상기 시스템은,
계류식 부표들의 복수 개의 그룹을 포함하고,
계류식 부표들의 그룹은 위치 및/또는 타입에 의하여 특성화되며,
상기 분석 서버는, 일반적 예측 모델을 제공하고 복수 개의 그룹 예측 모델을 상기 일반적 예측 모델에 기반하여 훈련시키도록 구현되고,
각각의 그룹 예측 모델은 상기 그룹 내의 부표로부터 획득된 센서 데이터를 사용하여 훈련된, 계류식 부표 시스템.
20. 계류식 부표에 대하여 제 1 실시형태 내지 제 19 실시형태 중 어느 한 실시형태에 정의된 처리 유닛 및/또는 통신 유닛.
21. 제 1 실시형태 내지 제 20 실시형태 중 어느 한 실시형태에 따른 부표, 분석 서버, 또는 계류식 부표 시스템을 작동시키기 위한 방법.
본 발명은 도시된 실시형태로 한정되지 않고, 첨부된 청구항들의 범위에 속하는 그 외의 실시형태들까지도 확장된다

Claims (21)

  1. 원격 서버 및 탄화수소 보관 선박을 계류하기 위한 적어도 하나의 계류식 부표를 포함하는 계류식 부표 시스템으로서,
    상기 계류식 부표는,
    - 해저에 정박되도록 구현되고 제 1 유체 전송 라인에 커플링되도록 구현된 베이스부;
    - 상기 베이스부에 대하여 회전가능하고, 상기 제 2 유체 전송 라인에 커플링되도록 구현된 가동 턴테이블;
    - 상기 제 1 유체 전송 라인과 상기 제 2 유체 전송 라인을 커플링하기 위한, 상기 베이스부와 상기 턴테이블 사이의 유체 스위블;
    - 환경 파라미터, 유체 전송 라인 흐름 파라미터 및/또는 동작 파라미터와 같은 적어도 하나의 파라미터를 감지하기 위한 적어도 하나의 센서;
    - 상기 적어도 하나의 파라미터를 처리하도록 구현된, 상기 적어도 하나의 센서에 커플링된 처리 유닛; 및
    - 상기 적어도 하나의 파라미터를 웹 서버로 송신하도록 구현된 원격 통신 유닛을 포함하고,
    상기 시스템은 상기 부표의 동작을 표시하는 동작 파라미터를 제공하도록 구성되는 분석 서버를 포함하며,
    상기 분석 서버는,
    - 상기 적어도 하나의 센서로부터 센서 데이터를 획득,
    - 상기 동작 파라미터 값을 예측 또는 분류하도록 구현된 훈련된 예측 모델을 획득, 및
    - 상기 훈련된 예측 모델 및 상기 센서 데이터에 기반하여, 상기 동작 파라미터를 제공하도록 구현된, 계류식 부표 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 웹 서버는 분석 서버를 포함하는, 계류식 부표 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 분석 서버는,
    - 예측 모델을 제공하고,
    - 상기 훈련된 예측 모델을 획득하기 위하여 상기 센서 데이터를 사용하여 상기 예측 모델을 훈련시킴으로써,
    상기 훈련된 예측 모델을 획득하도록 구성된, 계류식 부표 시스템.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 분석 서버는, 상기 센서 데이터를 상기 부표로부터 수신하고, 수신된 센서 데이터를 사용하여 상기 예측 모델을 훈련시키도록 구현된, 계류식 부표 시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리 유닛은 상기 센서 데이터를 상기 원격 서버로부터 수신하도록 구현된, 계류식 부표 시스템.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시스템은 복수 개의 부표를 포함하고,
    상기 분석 서버는,
    - 센서 데이터를 복수 개의 계류식 부표로부터 획득,
    - 예측 모델을 제공, 및
    - 훈련된 예측 모델을 획득하기 위하여, 상기 센서 데이터를 사용하여 상기 예측 모델을 훈련시키도록 구현된, 계류식 부표 시스템.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 분석 서버는, 상기 훈련된 예측 모델 및 부표로부터의 센서 데이터에 기반하여, 상기 부표에 대한 동작 파라미터를 제공하도록 구현된, 계류식 부표 시스템.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 분석 서버는, 제 1 계류식 부표로부터 센서 데이터를 수신하고, 상기 센서 데이터를 제 2 계류식 부표로 전송하도록 구현된, 계류식 부표 시스템.
  9. 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 웹 서버는, 제 1 부표로부터 예측 모델을 수신하고, 상기 예측 모델을 제 2 부표로 전송하도록 구현된, 계류식 부표 시스템.
  10. 제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시스템은,
    계류식 부표들의 복수 개의 그룹을 포함하고,
    계류식 부표들의 그룹은 위치 및/또는 타입에 의하여 특성화되며,
    상기 분석 서버는, 일반적 예측 모델을 제공하고 복수 개의 그룹 예측 모델을 상기 일반적 예측 모델에 기반하여 훈련시키도록 구현되고,
    각각의 그룹 예측 모델은 상기 그룹 내의 부표로부터 획득된 센서 데이터를 사용하여 훈련된, 계류식 부표 시스템.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 원격 통신 유닛은 셀룰러 네트워크 송신기 및/또는 비지상파(non-terrestrial) 통신 송신기를 포함하는, 계류식 부표 시스템.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리 유닛은, 상기 적어도 하나의 파라미터를 적어도 일시적으로 저장하기 위한 저장 유닛을 더 포함하는, 계류식 부표 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 처리 유닛은, 시계열 데이터를 생성하기 위하여 상기 센서로부터 획득한 상기 적어도 하나의 파라미터를 처리하도록 구현되고,
    상기 원격 통신 유닛은 상기 적어도 하나의 파라미터의 시계열 데이터를 전송하도록 구현된, 계류식 부표 시스템.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 원격 통신 유닛은 UHF 무선 송신기를 포함하고,
    상기 원격 통신 유닛은 상기 적어도 하나의 파라미터의 라이브(live) 데이터를 송신하도록 구현된, 계류식 부표 시스템.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리 유닛은, 상기 시계열 데이터를 생성하기 위한 저장 모드 및 상기 원격 통신 유닛을 사용하여 상기 파라미터를 송신하기 위한 스트리밍 모드에서 동작하도록 구현된, 계류식 부표 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 처리 유닛은 선박을 상기 원격 통신 유닛에 연결할 때 상기 스트리밍 모드를 개시하도록 구현된, 계류식 부표 시스템.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리 유닛은 마이크로콘트롤러-기반 처리 유닛을 포함하는, 계류식 부표 시스템.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시스템은,
    해저 설치 장비와 상기 턴테이블 사이에서의 광 신호 및 전기 신호의 전송을 위한, 상기 베이스부 및 전계-광학 케이블에 연결되는 고정자부 및 상기 턴테이블에 연결된 회전자부를 가지는 전계-광학 스위블을 더 포함하는, 계류식 부표 시스템.
  19. 계류식 부표에 대하여 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 정의된 처리 유닛 및/또는 통신 유닛.
  20. 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 정의된 탄화수소 보관 선박을 계류하기 위한 계류식 부표.
  21. 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 따른 부표, 분석 서버, 또는 계류식 부표 시스템을 작동시키기 위한 방법.
KR1020227031016A 2020-02-07 2021-02-05 데이터 전송 시스템을 포함하는 계류식 부표 Pending KR20220137745A (ko)

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