한국해군과학기술학회
[ Article ]
Journal of the KNST - Vol. 4, No. 2, pp.121-126
ISSN: 2635-4926 (Print)
Print publication date 30 Sep 2021
Received 12 Aug 2021 Revised 02 Sep 2021 Accepted 13 Sep 2021
DOI: https://doi.org/10.31818/JKNST.2021.09.4.2.121

CNN-RNN 기반의 DNN을 활용한 DP 선박의 전력부하 예측

홍창우1, * ; 허견2
1해군본부 소령/연세대학교 전기전자공학부 박사과정
2연세대학교 전기전자공학부 교수
Electric Power Load Forecasting of DP Ships by Using CNN-RNN Based DNN
Chang Woo Hong1, * ; Kyeon Hur2
1Lieutenant Commander, ROK Navy Headquarter/Ph.D course student, Dept. of Electrical and Electronic Engineering, Yonsei University
2Professor, Dept. of Electrical and Electronic Engineering, Yonsei University

Correspondence to: *Chang Woo Hong Tel: +82-2-2123-7436 E-mail: spearw@yonsei.ac.kr

© 2021 Korea Society for Naval Science & Technology

초록

선박의 전력 부하를 예측하는 것은 육상 시스템의 전력 부하를 예측하는 것만큼 중요하다. 특히 환경오염물질 규제에 대한 대응에 따라 발전기의 효율적인 운영 및 PMS 시스템 활용이 중요해지고 있으며, 이는 곧 연비를 증가시키는 방법이다. 이 논문에서는 비선형 전력 부하 특성을 가진 dynamic positioning 선박의 단기 전기 부하를 예측하기 위해 심층 인공 신경망을 사용한다. Dynamic positioning 선박은 함위를 유지하기 위해 스러스터를 사용하며, 이는 큰 전력 부하의 사용이다. 스러스터 부하는 불규칙한 펄스 부하로 상황에 따라 정전을 일으킬 수 있다는 점에서 매우 중요한 요소이다. 제안된 심층 신경망은 CNN과 RNN 알고리즘을 결합하여 다양한 변수를 사용하는 불규칙한 전력 부하를 예측한다. 특히 K-fold cross-validation을 사용하여 제한된 데이터 세트에 대한 모델의 높은 강건도를 달성하였다. 실험 연구는 실제 선박의 항해 시뮬레이션 데이터를 사용하여 전력 부하를 예측하고 서로 다른 CNN-RNN 레이어 깊이에 따른 예측 결과를 비교한다.

Abstract

Electric power load forecasting of a ship is just as important as predicting the power load of a land system. In particular, in response to environmental pollutant regulations, efficient operation of the generator and utilization of the PMS system are becoming critical, increasing fuel efficiency. This paper uses a deep artificial neural network to predict the short-term electrical load of a dynamic positioning vessel with non-linear power load characteristics. Dynamic positioning ships use thrusters to maintain their ships, which is the use of large power loads. Thruster load is a significant factor in that it can cause a power outage depending on the situation as an irregular pulse load. In particular, the high robustness of the model was achieved for a limited data set using K-fold cross-validation. The experimental study predicts the electric power load using the navigation simulation data of a real ship and compares the prediction results according to different CNN-RNN layer depths.

Keywords:

Deep Neural Network, Dynamic Positioning Ship, Electric Power Load Forecasting

키워드:

심층 신경망, DP 선박, 전력부하 예측

Acknowledgments

이 논문은 2021년도 한국해군과학기술학회 하계학술대회 발표 논문임.

References