3차원 하중 맵을 이용한 지능형 화물적재 시스템의 설계 (Design of Intelligent Container Loading System Using 3-D Weight Map)

서지정보

· 발행기관 : 한국지식정보기술학회
· 수록지 정보 : 한국지식정보기술학회 논문지 / 18권 / 6호 / 1643 ~ 1652페이지
· 저자명 : 최홍준, 홍인식

초록

4차 산업혁명의 시대로 접어들며 국가 간의 교역과 물동량이 크게 증가하는 추세이다. 현존하는 운송 방법중 가장 효율적인 방법인 컨테이너를 이용하는 대량, 다량의 해상운송이 가장 증가하고 있는데, 이에 따라 해상 운송사고 또한 증가하고 있다. 해상운송 사고의 유형 중 가장 많은 사례를 차지하고 있는 화물 추락은 부적절 중량 신고 컨테이너, 허용중량 초과적재로 인한 컨테이너 적재, 과적재 등 불균형 적재로 인해 발생하고 있다. 이를 해결하기 위해 본 논문에서는 룰-베이스를 기반으로 생성된 3-D 하중 맵을 이용한 지능형 화물 적재 시스템을 제안한다. 특히, 로드셀을 활용하여 실시간 화물의 적재량과 적재 분포를 확인하여 사용자에게 보여줌과 동시에, 선박의 안정화를 유도하는 최적의 적재 적부 솔루션을 구현한다. 현재 컨테이너를 적재하고 선박에 적부하는 방식으로는 프로그램을 이용한 시뮬레이팅을 통해 이루어지고 있다. 하지만 부적절 중량신고 컨테이너의 경우, 화물의 컨테이너를 다 꺼내서 다시 측량을 받아야 하기에 시간과 비용적으로 소모가 크고, 시뮬레이팅을 통하여도, 실시간 무게 데이터를 통한 실측이 아닌 서류상의 무게 데이터를 통한 컨테이너 공간의 효율화 적재로만 이루어지고 있다. 본 논문에서 제안한 방식은 각 무게 센서들을 컨테이너 하단에 부착하여, 무게의 분포도와 실시간 무게를 확인하여, 임베디드 시스템을 통해 서버 DB에 저장하고, 룰-베이스 시스템이 룰-베이스 엔진을 통해 룰을 생성하여 무게 편향 코드를 생성한다. 컨테이너들이 선박에 적부됨에 따라 컨테이너에 부여된 무게 편향 코드들은 시스템상에서 행렬화 되어 컴팩션 과정을 거쳐 무게 가중치의 평준화를 통해 3-D 하중 맵이 나오게 된다. 임베디드 시스템은 Arduino Mega 상에서 Python을 사용해 구성하였으며, 시리얼을 통해 상호 간 실용성 및 효율성을 입증한다. 또한 본 시스템을 프로토타입으로 제작하여 시스템의 실용성 및 효율성을 입증한다.

영어초록

As we enter the era of the Fourth Industrial Revolution, international trade and the quantity of goods transported between nations are on a significant upward trend. Among the existing transportation methods, mass maritime shipping utilizing containers, the most efficient means, is experiencing the most growth. Consequently, maritime transportation accidents are also on the rise. Cargo falling incidents, the most frequent type of maritime accidents, occur due to improper weight declarations for containers, resulting from overloading, imbalanced loading, and other factors. In this thesis, we propose an Intelligent Container Loading System using 3-D Weight Map, which employs load cells to monitor real-time cargo weight and weight distribution. This system not only displays cargo weight and weight distribution to the user but also implements an optimal loading and stability solution for the vessel. Presently, container loading and stowage on ships are conducted through simulations using software. However, in the case of improperly declared containers, it need to physically remove all cargo from the container for re-weighing incurs significant time and cost expenses. Moreover, simulations rely on weight data from documents rather than real-time weight data. The proposed approach in this thesis involves attaching weight sensors to the bottom of each container, allowing for the monitoring of weight distribution and real-time weight. This information is stored in a server database through an embedded system, and a rule-based system generates weight bias codes through a rule-based engine. As containers are stowed on the vessel, the weight bias codes assigned to each container are systematized into a matrix and undergo a compaction process to achieve weight distribution uniformity, resulting in a 3-D Weight Map. The embedded system is built using Python on Arduino-Mega and communication is facilitated through serial communication to demonstrate its practicality and efficiency. Additionally, we have developed a prototype of this system to demonstrate its practicality and efficiency.

참고자료

· 없음