KR20240061527A - High Density Polyethylene Vessel Life Prediction Apparatus and Method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고밀도 폴리에틸렌(HDPE: high-density polyethylene) 소재로 건조된 선박의 손상 정도를 파악하고 수명을 예측할 수 있는 장치 및 방법을 제안한다. 본 발명의 수명 예측장치는, 자외선(UV)에 노출되어 손상된 고밀도 폴리에틸렌의 이미지를 입력받는 입력모델, 입력된 상기 고밀도 폴리에틸렌의 이미지를 기초로 고밀도 폴리에틸렌의 손상 정도를 판단하는 판단모델 및 판단 결과에 따라 상기 고밀도 폴리에틸렌의 수명 정보를 예측하는 예측모델을 포함하여 구성된다.The present invention proposes a device and method for determining the degree of damage and predicting the lifespan of ships built with high-density polyethylene (HDPE) material. The life prediction device of the present invention includes an input model that receives an image of high-density polyethylene damaged by exposure to ultraviolet rays, a judgment model that determines the degree of damage to the high-density polyethylene based on the input image of the high-density polyethylene, and a judgment result. Accordingly, it is configured to include a prediction model that predicts life information of the high-density polyethylene.
Description
본 발명은 기계학습을 이용하여 고밀도 폴리에틸렌(HDPE: high-density polyethylene) 소재로 건조된 선박의 손상 정도를 파악하고 수명을 예측할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a device and method that can determine the degree of damage and predict the lifespan of a ship built with high-density polyethylene (HDPE) material using machine learning.
최근 세계적으로 지구 온난화 문제가 심각해짐에 따라 친환경 선박 기술(Green ship technology)에 대한 관심이 높다. 기존에 중소형 선박 및 레저선박들의 경량화, 운동성 확보를 위해 섬유강화 복합재료를 이용하여 선체를 제작하고 있다. 그러나 제조 생산성의 향상을 위한 공정기술 확보가 쉽지 않고, 특히 선체를 폐선시킬 경우 발생하는 환경오염 문제를 해결하지 못하는 문제가 있다.Recently, as the problem of global warming has become more serious worldwide, interest in green ship technology is high. Existing hulls of small and medium-sized ships and leisure ships are manufactured using fiber-reinforced composite materials to reduce weight and secure mobility. However, it is not easy to secure process technology to improve manufacturing productivity, and in particular, there is a problem in solving the environmental pollution problem that occurs when ship hulls are dismantled.
이에 근래에는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 소재를 사용하여 선박을 제조하는 방안이 제안되고 있다. 고밀도 폴리에틸렌은 100% 재사용이 가능하며, 경량소재로 연료절감을 통한 선박의 온실가스 배출이 적다. 또 폐선 시 높은 수익을 기대할 수 있어 초기 구입비용을 회수할 수 있으며, 해양환경오염 방지에도 이바지할 수 있기 때문이다. Accordingly, a plan to manufacture ships using high-density polyethylene (HDPE) material has recently been proposed. High-density polyethylene is 100% reusable, and it is a lightweight material that reduces greenhouse gas emissions from ships through fuel savings. In addition, high profits can be expected when the ship is dismantled, allowing the initial purchase cost to be recovered and contributing to the prevention of marine environmental pollution.
고밀도 폴리에틸렌 소재를 사용한 선박 건조는, 국내외의 탄소중립 정책과도 부합된다. 이에 근래 들어 고밀도 폴리에틸렌 소재로 선박을 건조하는 경향이 증가하는 추세이다. 예를 들어 선행문헌 1(한국등록특허 10-2238643호)은 선박의 수밀 격벽을 고밀도 폴리에틸렌 소재로 건조하는 구성, 선행문헌 2(10-2022-0039538호)는 재활용이 불가능한 섬유강화플라스틱(FRP)이나 선가 및 유지관리에 약점을 가진 알루미늄 재질로 건조된 어선의 단점을 해소하도록 폴리에틸렌 소재를 이용하여 선박을 건조하는 구성이다.Shipbuilding using high-density polyethylene materials is also consistent with domestic and international carbon neutral policies. Accordingly, there has been an increasing trend in recent years to build ships using high-density polyethylene materials. For example, Prior Document 1 (Korean Patent No. 10-2238643) involves constructing a watertight bulkhead of a ship using high-density polyethylene, while Prior Document 2 (No. 10-2022-0039538) uses non-recyclable fiber-reinforced plastic (FRP). It is a structure that builds ships using polyethylene materials to solve the shortcomings of fishing boats built with aluminum materials, which have weaknesses in ship cost and maintenance.
그러나 상기한 선행문헌들은 고밀도 폴리에틸렌 소재로 선박을 건조할 뿐 이러한 고밀도 폴리에틸렌 소재의 손상 여부를 파악하는 구성은 전혀 개시하고 있지 못하다. However, the above-mentioned prior literature only builds ships using high-density polyethylene materials and does not disclose any structure for detecting damage to such high-density polyethylene materials.
주지된 바와 같이 고밀도 폴리에틸렌은 내후성으로 햇빛에 매우 약하다는 단점이 있다. 즉 고분자가 UV 광선에 노출 시 고분자 사슬이 절단되고 이로부터 생성된 산화물질들이 반응을 일으켜 고분자의 결정성을 떨어뜨리게 되어, 고분자의 강도가 감소하게 된다. 예를 들어 도 1은 자외선 노출에 따른 고밀도 폴리에틸렌 소재의 변화 예를 보여준 그림이다. 이를 보면 (a)는 최초 고밀도 폴리에틸렌을 보여준 그림이고, (b)는 자외선에 약 500시간 노출된 후의 그림이다. 자외선에 노출되는 시간이 길어질수록 변화가 발생함을 알 수 있다.As is well known, high-density polyethylene has the disadvantage of being very vulnerable to sunlight due to its weather resistance. In other words, when a polymer is exposed to UV rays, the polymer chain is cut and the oxidized substances generated from this react to reduce the crystallinity of the polymer, thereby reducing the strength of the polymer. For example, Figure 1 is a diagram showing an example of changes in high-density polyethylene material due to exposure to ultraviolet rays. Looking at this, (a) is a picture showing the first high-density polyethylene, and (b) is a picture after exposure to ultraviolet rays for about 500 hours. It can be seen that changes occur as the exposure time to ultraviolet rays increases.
따라서 최근에는 UV 안정성이 높은 카본 블랙이나 항산화제 물질들을 고밀도 폴리에틸렌에 첨가하여 햇빛에 대한 저항성이 향상된 제품들을 출시하고 이러한 제품을 이용하여 선박 등의 건조 소재로 사용하고 있다.Therefore, recently, products with improved resistance to sunlight have been released by adding highly UV-stable carbon black or antioxidant substances to high-density polyethylene, and these products are being used as building materials for ships, etc.
하지만, 여전히 고밀도 폴리에틸렌 소재로만 선박 등을 건조하고 있기 때문에, 고밀도 폴리에틸렌 소재로 건조된 선박의 손상 정도를 정확하게 파악하기가 어려웠다. 따라서 선박의 유지 보수를 적절하게 대처할 수 없어, 선박이 파손된 이후에 수리 등을 해야 함으로써 경제적/시간적 비용이 증가하는 문제를 예방할 수 없었다.However, because ships are still built only with high-density polyethylene, it has been difficult to accurately determine the extent of damage to ships built with high-density polyethylene. Therefore, it was not possible to properly handle ship maintenance and prevent the problem of increased economic and time costs due to repairs after the ship was damaged.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 자외선에 의한 고밀도 폴리에틸렌의 손상(부식 등) 정도를 파악하여, 고밀도 폴리에틸렌 소재로 건조된 선박의 수명을 예측하는 방안을 제공하는 것이다.The purpose of the present invention was to solve the above problems, and to determine the degree of damage (corrosion, etc.) to high-density polyethylene caused by ultraviolet rays, and to provide a method for predicting the lifespan of ships built with high-density polyethylene material. .
본 발명의 다른 목적은 선박의 수명 예측을 통해 그 선박의 유지 보수를 용이하게 대처할 수 있는 방안을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a method for easily managing the maintenance of a ship by predicting its lifespan.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 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.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 고밀도 폴리에틸렌 선박의 수명 예측장치는, 자외선(UV)에 노출되어 손상된 고밀도 폴리에틸렌의 이미지를 입력받는 입력모델; 입력된 상기 고밀도 폴리에틸렌의 이미지를 기초로 고밀도 폴리에틸렌의 손상 정도를 판단하는 판단모델; 및 판단 결과에 따라 상기 고밀도 폴리에틸렌의 수명 정보를 예측하는 예측모델을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.To achieve this purpose, a life prediction device for a high-density polyethylene ship according to an embodiment of the present invention includes an input model that receives an image of high-density polyethylene damaged by exposure to ultraviolet rays (UV); A judgment model that determines the degree of damage to the high-density polyethylene based on the input image of the high-density polyethylene; and a prediction model that predicts lifespan information of the high-density polyethylene according to the judgment result.
본 실시 예에 따르면 상기 판단모델 및 예측모델은 기계학습을 이용하여 수행할 수 있고, 상기 기계학습은 합성곱 신경망(CNN)일 수 있다.According to this embodiment, the judgment model and prediction model may be performed using machine learning, and the machine learning may be a convolutional neural network (CNN).
본 실시 예에 따르면, 자외선에 노출된 시간에 따라 손상되는 상기 고밀도 폴리에틸렌의 이미지를 저장하는 이미지 테이블을 더 포함할 수 있다. According to this embodiment, it may further include an image table that stores images of the high-density polyethylene that is damaged depending on the time of exposure to ultraviolet rays.
본 실시 예에 따르면, 상기 이미지 테이블은, 상기 고밀도 폴리에틸렌의 자외선 손상 정도 및 수명 예측정보를 더 포함할 수 있다.According to this embodiment, the image table may further include information on the degree of UV damage and life expectancy of the high-density polyethylene.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 고밀도 폴리에틸렌 선박의 수명 예측방법은, 선박 건조에 사용된 고밀도 폴리에틸렌의 이미지 정보를 입력받는 단계; 상기 고밀도 폴리에틸렌의 이미지 정보를 기계 학습하여 손상 정도를 파악하는 단계; 및 상기 손상 정도에 따라 상기 선박의 수명을 예측하는 단계를 포함하여 수행하는 것을 특징으로 한다. A method for predicting the lifespan of a high-density polyethylene ship according to another embodiment of the present invention includes receiving image information of high-density polyethylene used in ship construction; Identifying the degree of damage by machine learning the image information of the high-density polyethylene; And a step of predicting the lifespan of the ship according to the degree of damage.
본 실시 예에 따르면 상기 기계 학습은 합성곱 신경망(CNN)을 이용하는 것이다.According to this embodiment, the machine learning uses a convolutional neural network (CNN).
본 실시 예에 따르면 상기 합성곱 신경망(CNN)은 3번의 합성곱 연산과 2번의 맥스 풀링 연산을 수행한다.According to this embodiment, the convolutional neural network (CNN) performs three convolution operations and two max pooling operations.
본 실시 예에 따르면 소정 사이즈의 고밀도 폴리에틸렌 시편을 일정 시간마다 자외선에 노출시켜 경도 값을 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to this embodiment, the step of measuring the hardness value by exposing a high-density polyethylene specimen of a predetermined size to ultraviolet rays at regular intervals may be included.
본 실시 예에 따르면, 상기 손상 정도를 파악하는 단계는, 상기 경도 값에 따라 상기 고밀도 폴리에틸렌의 손상된 이미지를 매칭시켜, 상기 경도 값으로 상기 고밀도 폴리에틸렌의 손상 정도를 파악하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to this embodiment, the step of determining the degree of damage may further include matching a damaged image of the high-density polyethylene according to the hardness value and determining the degree of damage of the high-density polyethylene based on the hardness value. .
이와 같은 본 발명에 따르면, 선박의 수명을 예측하고 적극적인 보수 및 관리가 가능하여 고밀도 폴리에틸렌 선박의 신뢰성을 확보할 수 있다.According to the present invention, the lifespan of a ship can be predicted and active repair and management can be performed, thereby ensuring the reliability of high-density polyethylene ships.
본 발명에 따르면, 고밀도 폴리에틸렌은 100% 재사용이 가능하며 경량소재로서, 연료 절감을 통한 온실가스 배출이 적은 효과가 있다.According to the present invention, high-density polyethylene is 100% reusable and is a lightweight material, which has the effect of reducing greenhouse gas emissions through fuel savings.
본 발명에 따르면, 고밀도 폴리에틸렌 선박은 폐선 시 초기 구입비용의 회수가 가능하며, 해양 환경 오염방지에 기여할 수 있는 효과가 있다. According to the present invention, the initial purchase cost of a high-density polyethylene ship can be recovered when the ship is dismantled, and it has the effect of contributing to the prevention of marine environmental pollution.
본 발명에 따르면, 고밀도 폴리에틸렌 소재를 이용하여 건조할 수 있는 선박 등에 적용하여 수명을 예측할 수 있어, 선박 등의 유지 및 보수가 용이하고 해양사고를 예방할 수 있는 효과가 기대할 수 있다.According to the present invention, the lifespan can be predicted by applying to ships that can be built using high-density polyethylene material, and the effect of facilitating maintenance and repair of ships, etc. and preventing marine accidents can be expected.
도 1은 자외선 노출에 따른 고밀도 폴리에틸렌 소재의 변화 예를 보여준 그림이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 고밀도 폴리에틸렌 선박의 수명 예측장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 합성곱 신경망을 이용하여 고밀도 폴리에틸렌 소재의 손상 정도를 구분하는 학습 모델을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 고밀도 폴리에틸렌 선박의 수명 예측방법을 설명하는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 고밀도 폴리에틸렌 선박의 수명 예측방법을 설명하는 흐름도이다.Figure 1 is a diagram showing an example of changes in high-density polyethylene material due to exposure to ultraviolet rays.
Figure 2 is a configuration diagram of a high-density polyethylene ship life prediction device according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a diagram showing a learning model that classifies the degree of damage to high-density polyethylene material using a convolutional neural network according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a flowchart illustrating a method for predicting the lifespan of a high-density polyethylene ship according to the first embodiment of the present invention.
Figure 5 is a flowchart illustrating a method for predicting the lifespan of a high-density polyethylene ship according to a second embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Since the present invention can be modified in various ways and have various embodiments, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of related known technologies may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms such as first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present invention are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
공간적으로 상대적인 용어인 아래(below, beneath, lower), 위(above, upper) 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관 관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 아래(below, beneath)로 기술된 소자는 다른 소자의 위(above, upper)에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 아래는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.Spatially relative terms such as below, beneath, lower, above, upper, etc. facilitate the correlation between one element or component and other elements or components as shown in the drawing. It can be used to describe. Spatially relative terms should be understood as terms that include different directions of the element during use or operation in addition to the direction shown in the drawings. For example, when an element shown in a drawing is turned over, an element described as below (below, beneath) another element may be placed above (upper) the other element. Accordingly, the illustrative term below may include both downward and upward directions. Elements can also be oriented in other directions, so spatially relative terms can be interpreted according to orientation.
본 발명에서 사용되는 “부” 또는 “부분” 등의 일부분을 나타내는 표현은 해당 구성요소가 특정 기능을 포함할 수 있는 장치, 특정 기능을 포함할 수 있는 소프트웨어, 또는 특정 기능을 포함할 수 있는 장치 및 소프트웨어의 결합을 나타낼 수 있음을 의미하나, 꼭 표현된 기능에 한정된다고 할 수는 없으며, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As used in the present invention, expressions indicating a part such as “part” or “part” mean that the corresponding component is a device that can include a specific function, software that can include a specific function, or a device that can include a specific function. It means that it can represent a combination of and software, but it cannot be said that it is necessarily limited to the expressed functions. This is only provided to help a more general understanding of the present invention, and is provided to those with ordinary knowledge in the field to which the present invention pertains. Various modifications and variations are possible from this description.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Accordingly, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and the scope of the patent claims described below as well as all things that are equivalent or equivalent to the scope of this patent claim shall fall within the scope of the spirit of the present invention. .
이하에서는 도면에 도시한 실시 예에 기초하면서 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on the embodiments shown in the drawings.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 고밀도 폴리에틸렌 선박의 수명 예측장치의 구성도이다.Figure 2 is a configuration diagram of a high-density polyethylene ship life prediction device according to an embodiment of the present invention.
도 2를 보면 수명 예측장치(10)는, 입력모델(100), 판단모델(200) 및 예측모델(300)을 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 2, the
입력모델(100)은 자외선(UV)로 인한 고밀도 폴리에틸렌의 이미지를 입력받는 모델이다. 여기서 이미지는 실제 고밀도 폴리에틸렌으로 건조된 선박의 일부분일 수 있다. The
판단모델(200)은 입력된 상기 고밀도 폴리에틸렌의 이미지를 기초로 고밀도 폴리에틸렌의 손상 정도를 판단하는 모델이다. 판단모델(200)은 상기 고밀도 폴리에틸렌의 이미지를 대상으로 기계 학습하여 손상 정도를 판단하게 된다. 본 실시 예에 따르면 판단모델을 위한 기계 학습은 합성곱 신경망(CNN)을 이용할 수 있다. 합성곱 신경망에 대한 설명은 아래 도 3을 참조하여 살펴보기로 할 것이다. The
판단모델(200)의 다른 예로 자외선에 의해 손상된 고밀도 폴리에틸렌의 이미지를 더 제공할 수 있다. 이때 손상된 고밀도 폴리에틸렌은 자외선 노출시간을 고려해야 하고, 자외선 노출시간 별로 고밀도 폴리에틸렌의 손상 정보를 제공하여, 상기 입력모델(100)이 입력받는 이미지만으로 고밀도 폴리에틸렌의 손상 정도를 정확하게 학습할 수 있어야 한다.As another example of the
예측모델(300)은 판단모델(200)에 의한 고밀도 폴리에틸렌의 손상 정도를 기초로 하여 선박의 수명을 예측하는 모델이다. 선박의 수명 예측을 위해 고밀도 폴리에틸렌의 손상 정도 별로 선박의 예상 수명(사용 가능 시간)을 제공하는 정보를 더 제공할 수 있다. The
도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 합성곱 신경망을 이용하여 고밀도 폴리에틸렌 소재의 손상 정도를 구분하는 학습 모델을 나타낸 도면이다.Figure 3 is a diagram showing a learning model that classifies the degree of damage to high-density polyethylene material using a convolutional neural network according to an embodiment of the present invention.
도 3를 참조하면, 도 3(a)와 같이 자외선에 의해 손상된 고밀도 폴리에틸렌의 이미지들이 제공된다. 이러한 이미지들은 자외선에 노출된 시간이 상이하여 손상 정도 역시 각각 상이한 이미지들일 수 있다.Referring to Figure 3, images of high-density polyethylene damaged by ultraviolet rays are provided, as shown in Figure 3(a). These images may have different degrees of damage due to different exposure times to ultraviolet rays.
도 3(b)에서는 상기 이미지들을 대상으로 하여 합성곱 신경망은 고밀도 폴리에틸렌의 손상 정도를 파악하다. In Figure 3(b), the convolutional neural network determines the degree of damage to high-density polyethylene using the images.
본 실시 예에 적용된 합성곱 신경망은, 1개의 이미지 패치 레이어(patch layer), 2개의 히든 레이어(제1 hidden layer/제2 hidden layer), 파이널 레이어(final layer)를 포함할 수 있다. 그리고 이러한 레이어들에 의해 제1 내지 제3 합성곱 연산과, 합성곱 연산 사이에 위치하는 제1, 제2 맥스 풀링 연산을 수행하게 된다. 상기한 연산 과정을 수행하여, 합성곱 신경망은 고밀도 폴리에틸렌의 손상 정도를 제공한다. 예를 들어 도 3(c)와 같이 1부터 10까지 손상 정도를 구분할 수 있다.The convolutional neural network applied in this embodiment may include one image patch layer, two hidden layers (first hidden layer/second hidden layer), and a final layer. And these layers perform the first to third convolution operations and the first and second max pooling operations located between the convolution operations. By performing the above computational process, the convolutional neural network provides the degree of damage to high-density polyethylene. For example, as shown in Figure 3(c), the degree of damage can be classified from 1 to 10.
본 실시 예는 이러한 손상 정도 정보를 가지고 고밀도 폴리에틸렌 소재로 건조된 선박의 수명을 예측할 수 있다.In this embodiment, the lifespan of a ship built with high-density polyethylene material can be predicted using this damage level information.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 고밀도 폴리에틸렌 선박의 수명 예측방법을 설명하는 흐름도이다.Figure 4 is a flowchart explaining a method for predicting the lifespan of a high-density polyethylene ship according to the first embodiment of the present invention.
본 발명의 제1 실시 예는 자외선에 노출된 시간에 따른 고밀도 폴리에틸렌 소재의 이미지와, 상기 이미지에 대응하는 손상정도 정보, 손상에 따른 선박의 수명예측 정보가 테이블 형태로 제공될 수 있다(S100). 그리고 이러한 테이블 형태를 예를 들어 다음 [표 1]처럼 정리할 수 있다.In the first embodiment of the present invention, an image of a high-density polyethylene material according to the time of exposure to ultraviolet rays, information on the degree of damage corresponding to the image, and information on predicting the lifespan of the ship according to the damage may be provided in a table form (S100) . And, for example, this table format can be organized as shown in [Table 1].
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입력모델(100)이 고밀도 폴리에틸렌의 이미지를 입력받는다(S110). 고밀도 폴리에틸렌 이미지는 특정 촬영수단을 통해 상기 표 1에 도시한 이미지를 획득할 수 있다면 선박의 소정 개소를 직접 촬영한 이미지이거나, 또는 소정 개소의 시편을 획득하여 전자현미경 등으로 촬영한 이미지일 수 있다. 그리고 이미지는 선박의 적어도 둘 이상이 된다. 예를 들어 선박의 선미, 후미, 선체, 갑판 등일 수 있다.The
입력모델(100)이 입력받은 선박의 이미지는 판단모델(200)로 전달된다. 판단모델(200)은 합성곱 신경망을 이용한 기계학습을 수행하고, 기계학습 수행결과에 따라 손상 정도를 파악한다(S120). 이때 기계학습의 수행 없이 [표 1]를 이용하여 손상 정도를 파악하는 것도 가능하다. 그리고 손상 정도는 상기 [표 1]과 같이 이미지마다 대응되게 제공된다.The image of the ship received by the
예측모델(300)은 상기 판단모델(200)이 파악한 손상 정도에 따라 선박의 수명을 예측하고(S130), 선주(사용자)에게 제공한다. 이때 예측된 선박의 수명 정보는 선박 전체일 수 있거나, 선박의 일부일 수 있다. 따라서 선주는 선박 전체를 유지 보수하거나, 수명이 도래한 일부만을 유지 보수할 수 있다.The
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 고밀도 폴리에틸렌 선박의 수명 예측방법을 설명하는 흐름도이다.Figure 5 is a flowchart illustrating a method for predicting the lifespan of a high-density polyethylene ship according to a second embodiment of the present invention.
제2 실시 예는 기계학습만으로 선박의 수명을 예측하는 방법이다. 즉 앞서 설명했던 제1 실시 예의 [표 1]과 같은 테이블 정보가 필요하지 않다.The second embodiment is a method of predicting the lifespan of a ship using only machine learning. That is, table information such as [Table 1] of the first embodiment described above is not required.
수명 예측 방법은, 입력모델이(100) 고밀도 폴리에틸렌의 이미지를 입력 받는다(S200). 제1 실시 예에 마찬가지로 고밀도 폴리에틸렌 이미지는 선박의 소정 개소를 직접 촬영한 이미지이거나, 또는 소정 개소의 시편을 획득하여 전자현미경 등으로 촬영한 이미지일 수 있고, 선박의 일부가 될 수 있다.In the life prediction method, the input model (100) receives an image of high-density polyethylene (S200). Similarly to the first embodiment, the high-density polyethylene image may be an image taken directly of a predetermined part of the ship, or an image taken with an electron microscope, etc. by obtaining a specimen of a predetermined part, and may be a part of the ship.
입력모델(100)은 입력받은 이미지를 판단모델(200)로 전달한다. The
그러면 판단모델(200)은 도 3에서 설명했던 합성곱 신경망 등의 인공지능을 활용하여 기계학습을 수행한다. 구체적으로 판단모델은 고밀도 폴리에틸렌 이미지를 기계학습으로 훈련하고, 이러한 기계학습 결과로서 고밀도 폴리에틸렌의 손상 정도를 판단한다(S210). 손상 정도는 훈련 결과에 따라 몇 단계로 구분할 수 있다.Then, the
판단 모델(200)에 의해 손상 정도에 대한 정보가 제공되면, 예측모델(300)은 이러한 손상 정도를 기계 학습하고, 그 결과로서 제공된 이미지의 수명 정보를 예측한다(S220). 예측된 수명 정보는 선주(사용자)에게 제공한다. 선주는 이렇게 제공된 수명 정보를 기초로 하여 선박을 유지 보수할 수 있게 된다.When information on the degree of damage is provided by the
한편, 본 발명은 도 4 및 도 5의 선박의 수명예측방법을 실행하는 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체를 제공함으로써, 편리하게 선박 수명을 예측할 수도 있다.Meanwhile, the present invention can conveniently predict the lifespan of a ship by providing a computer-readable recording medium on which a program for executing the method for predicting the lifespan of a ship shown in FIGS. 4 and 5 is recorded.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 고밀도 폴리에틸렌 소재로 건조된 선박 등의 손상 정도를 파악하고, 손상 정도에 따라 선박의 수명을 예측할 수 있어, 선박의 유지 보수를 용이하게 할 수 있음을 알 수 있다.As described above, the present invention can identify the degree of damage to ships built with high-density polyethylene material and predict the lifespan of the ship according to the degree of damage, thereby facilitating maintenance of the ship.
이상과 같이 본 발명의 도시된 실시 예를 참고하여 설명하고 있으나, 이는 예시적인 것들에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 요지 및 범위에 벗어나지 않으면서도 다양한 변형, 변경 및 균등한 타 실시 예들이 가능하다는 것을 명백하게 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적인 사상에 의해 정해져야 할 것이다.As described above, the present invention is described with reference to the illustrated embodiments, but these are merely illustrative examples, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can make various modifications without departing from the gist and scope of the present invention. It will be apparent that variations, modifications, and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true scope of technical protection of the present invention should be determined by the technical spirit of the attached claims.
100: 입력모델
200: 판단모델
300: 예측모델100: input model
200: Judgment model
300: Prediction model
Claims (10)
입력된 상기 고밀도 폴리에틸렌의 이미지를 기초로 고밀도 폴리에틸렌의 손상 정도를 판단하는 판단모델; 및
판단 결과에 따라 상기 고밀도 폴리에틸렌의 수명 정보를 예측하는 예측모델을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 고밀도 폴리에틸렌 선박의 수명 예측장치.An input model that receives images of high-density polyethylene damaged by exposure to ultraviolet (UV) rays;
A judgment model that determines the degree of damage to the high-density polyethylene based on the input image of the high-density polyethylene; and
A high-density polyethylene ship life prediction device, characterized in that it includes a prediction model that predicts life information of the high-density polyethylene according to the judgment result.
상기 판단모델 및 예측모델은, 기계학습을 이용하여 수행할 수 있고,
상기 기계학습은 합성곱 신경망(CNN)인, 고밀도 폴리에틸렌 선박의 수명 예측장치.According to paragraph 1,
The judgment model and prediction model can be performed using machine learning,
The machine learning is a convolutional neural network (CNN), a high-density polyethylene ship life prediction device.
자외선에 노출된 시간에 따라 손상되는 상기 고밀도 폴리에틸렌의 이미지를 저장하는 이미지 테이블을 더 포함할 수 있는, 고밀도 폴리에틸렌 선박의 수명 예측장치.According to paragraph 1,
A life prediction device for a high-density polyethylene ship, which may further include an image table for storing images of the high-density polyethylene damaged depending on the time of exposure to ultraviolet rays.
상기 이미지 테이블은,
상기 고밀도 폴리에틸렌의 자외선 손상 정도 및 수명 예측정보를 더 포함할 수 있는, 고밀도 폴리에틸렌 선박의 수명 예측장치.According to paragraph 3,
The image table is,
A life prediction device for a high-density polyethylene ship, which may further include the degree of UV damage and life prediction information of the high-density polyethylene.
상기 고밀도 폴리에틸렌의 이미지 정보를 기계 학습하여 손상 정도를 파악하는 단계; 및
상기 손상 정도에 따라 상기 선박의 수명을 예측하는 단계를 포함하여 수행하는 것을 특징으로 하는, 고밀도 폴리에틸렌 선박의 수명 예측방법.Receiving image information of high-density polyethylene used in ship construction;
Identifying the degree of damage by machine learning the image information of the high-density polyethylene; and
A method for predicting the lifespan of a high-density polyethylene ship, comprising the step of predicting the lifespan of the ship according to the degree of damage.
상기 기계 학습은 합성곱 신경망(CNN)을 이용하는, 고밀도 폴리에틸렌 선박의 수명 예측방법.According to clause 5,
The machine learning is a method of predicting the lifespan of a high-density polyethylene ship using a convolutional neural network (CNN).
상기 합성곱 신경망(CNN)은 3번의 합성곱 연산과 2번의 맥스 풀링 연산을 수행하는, 고밀도 폴리에틸렌 선박의 수명 예측방법.According to clause 6,
The convolutional neural network (CNN) is a method for predicting the lifespan of a high-density polyethylene ship, which performs three convolution operations and two max pooling operations.
소정 사이즈의 고밀도 폴리에틸렌 시편을 일정 시간마다 자외선에 노출시켜 경도 값을 측정하는 단계를 더 포함하는, 고밀도 폴리에틸렌 선박의 수명 예측방법.According to clause 5,
A method for predicting the lifespan of a high-density polyethylene ship, further comprising measuring the hardness value by exposing a high-density polyethylene specimen of a predetermined size to ultraviolet rays at regular intervals.
상기 손상 정도를 파악하는 단계는, 상기 경도 값에 따라 상기 고밀도 폴리에틸렌의 손상된 이미지를 매칭시켜, 상기 경도 값으로 상기 고밀도 폴리에틸렌의 손상 정도를 파악하는 단계를 더 포함하는, 고밀도 폴리에틸렌 선박의 수명 예측방법.According to clause 5,
The step of determining the degree of damage further includes matching a damaged image of the high-density polyethylene according to the hardness value and determining the degree of damage to the high-density polyethylene based on the hardness value. Method for predicting the lifespan of a high-density polyethylene ship. .
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