해상풍력단지 가상현실 디지털 트윈 시스템 및 방법
Virtual Reality digital twin system and method for Offshore Wind Farm
특허 요약
본 발명은 현실의 해상 풍력 단지로부터 상황 정보를 센서를 통해 수집하고, 수집된 데이터에 근거해 해상 풍력 단지에서 발생할 수 있는 상황을 시뮬레이션하여 가상 현실(VR)로 시각화하며, 문제 발생 시 해결 방안을 제공해 줄 수 있도록 하는, 해상풍력단지 가상현실 디지털 트윈 시스템 및 방법이 개시된다. 개시된 해상풍력단지 가상현실 디지털 트윈 시스템은, 바람 에너지를 이용하여 적어도 하나 이상의 풍력 터빈(WT)에 의해 전력을 생산하여 육상의 변전소로 송출하는 해상 풍력 단지(OWF)로부터 적어도 하나 이상의 센서들을 통해 해상 풍력 데이터들을 수집하는 데이터 수집기; 수집된 해상 풍력 데이터를 분석 및 가공하여 처리하고, 가공된 해상 풍력 데이터를 가상 현실 플랫폼으로 변환하여 시각화하며, 수집된 해상 풍력 데이터가 기설정된 범위를 벗어난 경우 해상 풍력 데이터를 빅데이터 분석하여 해결 방안을 도출하는 컴퓨터 장치; 및 가공된 해상 풍력 데이터를 가상 현실 플랫폼을 통해 시각화하여 가상 현실(VR)로 출력하는 VR 기기를 포함할 수 있다.
청구항
번호청구항
1

바람 에너지를 이용하여 적어도 하나 이상의 풍력 터빈(WT)에 의해 전력을 생산하여 육상의 변전소로 송출하는 해상 풍력 단지(Offshore Wind Farm)로부터 적어도 하나 이상의 센서들을 통해 해상 풍력 데이터들을 수집하는 데이터 수집기;상기 수집된 해상 풍력 데이터를 분석 및 가공하여 처리하고, 상기 가공된 해상 풍력 데이터를 가상 현실 플랫폼으로 변환하여 시각화하며, 상기 수집된 해상 풍력 데이터가 기설정된 범위를 벗어난 경우 상기 해상 풍력 데이터를 빅데이터 분석하여 해결 방안을 도출하는 컴퓨터 장치; 및상기 가공된 해상 풍력 데이터를 가상 현실 플랫폼을 통해 시각화하여 가상 현실(VR)로 출력하는 VR 기기;를 포함하고,상기 컴퓨터 장치는, 상기 수집된 해상 풍력 데이터를 분석 및 가공하는 처리 모듈을 포함하며,상기 처리 모듈은, 상기 풍력 터빈의 수명을 추정하는 터빈수명 추정부(Turbine Life Estimator); 상기 풍력 터빈의 동작 오류를 예측하는 오류 예측부(Failure Prediction); 상기 해상 풍력 단지를 관리하기 위한 해상풍력단지 관리부(OWF Management); 상기 해상 풍력 데이터의 수집을 관리하는 데이터수집 관리부(Data Collection Management); 상기 풍력 터빈의 전력 생산 패턴을 도출하는 생산 패턴부; 상기 풍력 터빈의 전력 생산을 평가하는 생산 평가부(Production Assessment); 및 상기 해상 풍력 단지의 보안을 관리하기 위한 보안 관리부(Security Management);를 포함하는 해상풍력단지 가상현실 디지털 트윈 시스템.

2

제 1 항에 있어서,상기 수집된 해상 풍력 데이터 및 상기 가공된 해상 풍력 데이터를 저장하기 위한 클라우드 저장소;를 더 포함하는 해상풍력단지 가상현실 디지털 트윈 시스템.

3

제 1 항에 있어서,상기 적어도 하나 이상의 센서들은, 상기 풍력 터빈의 온도를 측정하는 온도 센서;상기 풍력 터빈의 벤딩(Bending)을 측정하는 벤딩 센서;상기 풍력 터빈의 피로도(Fatigue)를 측정하는 피로도 센서; 및상기 풍력 터빈의 진동(vibration)을 측정하는 진동 센서;를 포함하는 해상풍력단지 가상현실 디지털 트윈 시스템.

4

제 3 항에 있어서,상기 데이터 수집기는, 유선 또는 무선으로 상기 적어도 하나 이상의 풍력 터빈으로부터, 상기 온도 센서를 통해 온도 데이터를 수집하거나, 상기 벤딩 센서를 통해 벤딩 데이터를 수집하거나, 상기 피로 센서를 통해 피로 데이터를 수집하거나, 상기 진동 센서를 통해 진동 데이터를 수집하는, 해상풍력단지 가상현실 디지털 트윈 시스템.

5

제 1 항에 있어서,상기 컴퓨터 장치는, 상기 데이터 수집기와 유선 또는 무선으로 통신하기 위한 통신부;상기 데이터 수집기로부터 상기 통신부를 통해 상기 해상 풍력 데이터를 전달받는 응용프로그램 인터페이스(Application Program Interface);상기 가공된 해상 풍력 데이터를 가상 현실 플랫폼으로 변환하여 시각화하는 시각화 모듈(OWF visualization system); 및상기 수집된 해상 풍력 데이터가 기설정된 범위를 벗어난 경우 상기 해상 풍력 데이터를 빅데이터 분석하여 해결 방안을 도출하는 관리 엔지니어링 서비스부(Management 0026# Engineering Service);를 포함하는 해상풍력단지 가상현실 디지털 트윈 시스템.

6

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7

제 1 항에 있어서,상기 컴퓨터 장치는, 상기 적어도 하나 이상의 풍력 터빈(WT)의 풍력 발전에 영향을 미칠 수 있는 기상 환경 정보와 해양 환경 정보에 따른 각 풍력 터빈(WT)의 발전량과, 동작 상태, 발생되는 문제 및 그에 따른 해결 방안 등을 학습하고, 학습된 데이터에 근거해 특정 문제 발생 시에 그에 대응되는 최적의 해결 방안을 도출하여 제공하는 인공 지능부를 포함하고,상기 기상 환경 정보는 풍향, 풍속, 기온, 습도, 강수량, 미세먼지 및 시계(visibility)를 포함하고, 상기 해양 환경 정보는 조위, 유향, 유속, 수온, 염분, 탁도 및 용존 산소량을 포함하는, 해상풍력단지 가상현실 디지털 트윈 시스템.

8

(a) 적어도 하나 이상의 풍력 터빈(WT)이 해상 풍력 단지(OWF)에서 바람 에너지를 이용하여 전력을 생산하여 육상의 변전소로 송출하는 단계;(b) 데이터 수집기가 상기 하나 이상의 풍력 터빈(WT)으로부터 적어도 하나 이상의 센서들을 통해 해상 풍력 데이터들을 수집하여 컴퓨터 장치로 전달하는 단계;(c) 상기 컴퓨터 장치가 상기 수집된 해상 풍력 데이터를 분석 및 가공하고, 상기 가공된 해상 풍력 데이터를 가상 현실 플랫폼으로 변환하여 시각화하는 단계;(d) 상기 컴퓨터 장치에서 상기 수집된 해상 풍력 데이터가 기설정된 범위를 벗어난 경우 상기 해상 풍력 데이터를 빅데이터 분석하여 해결 방안을 도출하는 단계; 및(e) VR 기기가 상기 가공된 해상 풍력 데이터 또는 상기 해결 방안을 가상 현실 플랫폼을 통해 시각화하여 가상 현실(VR)로 출력하는 단계;를 포함하고,상기 컴퓨터 장치는, 상기 수집된 해상 풍력 데이터를 분석 및 가공하는 처리 모듈을 포함하되, 상기 처리 모듈은, 상기 풍력 터빈의 수명을 추정하는 터빈수명 추정부(Turbine Life Estimator); 상기 풍력 터빈의 동작 오류를 예측하는 오류 예측부(Failure Prediction); 상기 해상 풍력 단지를 관리하기 위한 해상풍력단지 관리부(OWF Management); 상기 해상 풍력 데이터의 수집을 관리하는 데이터수집 관리부(Data Collection Management); 상기 풍력 터빈의 전력 생산 패턴을 도출하는 생산 패턴부; 상기 풍력 터빈의 전력 생산을 평가하는 생산 평가부(Production Assessment); 및 상기 해상 풍력 단지의 보안을 관리하기 위한 보안 관리부(Security Management);를 포함하여, 상기 (e) 단계에서 상기 컴퓨터 장치가, 상기 터빈수명 추정부(Turbine Life Estimator)를 통해 상기 풍력 터빈의 수명을 추정하거나, 상기 오류 예측부(Failure Prediction)를 통해 상기 풍력 터빈의 동작 오류를 예측하거나, 상기 해상풍력단지 관리부(OWF Management)를 통해 상기 해상 풍력 단지를 관리하거나, 상기 데이터수집 관리부(Data Collection Management)를 통해 상기 해상 풍력 데이터의 수집을 관리하거나, 상기 생산 패턴부를 통해 상기 풍력 터빈의 전력 생산 패턴을 도출하거나, 상기 생산 평가부(Production Assessment)를 통해 상기 풍력 터빈의 전력 생산을 평가하거나, 상기 보안 관리부(Security Management)를 통해 상기 해상 풍력 단지의 보안을 관리하는 디지털 트윈 시스템의 해상풍력단지 가상 현실화 방법.

9

제 8 항에 있어서,상기 (b) 단계에서 상기 데이터 수집기는, 유선 또는 무선으로 상기 적어도 하나 이상의 풍력 터빈으로부터, 온도 센서를 통해 온도 데이터를 수집하거나, 벤딩 센서를 통해 벤딩 데이터를 수집하거나, 피로 센서를 통해 피로 데이터를 수집하거나, 진동 센서를 통해 진동 데이터를 수집하는, 디지털 트윈 시스템의 해상풍력단지 가상 현실화 방법.

10

제 8 항에 있어서,상기 (c) 단계에서 상기 컴퓨터 장치는, 상기 수집된 해상 풍력 데이터 및 상기 가공된 해상 풍력 데이터를 클라우드 저장소에 저장하는, 디지털 트윈 시스템의 해상풍력단지 가상 현실화 방법.

11

제 8 항에 있어서,상기 (c) 단계에서 상기 컴퓨터 장치는, 상기 수집된 해상 풍력 데이터를 처리 모듈을 통해 분석 및 가공하고, 상기 가공된 해상 풍력 데이터를 시각화 모듈(OWF visualization system)을 통해 가상 현실 플랫폼으로 변환하여 시각화하는, 디지털 트윈 시스템의 해상풍력단지 가상 현실화 방법.

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제 8 항에 있어서,상기 (d) 단계에서 상기 컴퓨터 장치는, 상기 수집된 해상 풍력 데이터가 기설정된 범위를 벗어난 경우 관리 엔지니어링 서비스부(Management 0026# Engineering Service)를 통해 상기 해상 풍력 데이터를 빅데이터 분석하여 해결 방안을 도출하는, 디지털 트윈 시스템의 해상풍력단지 가상 현실화 방법.

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