대양연구사업을 위한 부이용

수중 및 기상 관측시스템 구축 시방서

2009. 7.

한국해양연구원

1. 사업명: 대양연구사업을 위한 부이용 수중․기상 관측시스템 구축

2.	개요

- 대양연구사업의 표층부이용 수중관측 및 기상 관측시스템을 설치하여 실시간 자료를 위성을 통해 전송받아 본 연구사업에 활용하고자 함.

3.	일반사항

가. 일반적 요구사항

￭ 각 관측장비들은 환경적인 악 조건에서도 관측이 될 수 있도록 설치되어야 하며 관측된 데이터는 기상, 수중센서 각각의 전용 데이터전송 장치를 통해 위성으로 자료를 전송해야 한다.

￭ 위성을 통해 전송된 데이터는 ARGOS 서버를 통해 한국해양연구원으로 전송되어야 한다.

￭ 풍속. 풍향 자료는 Gyro Compass, DGPS을 이용해서 보정된 참값을 얻어야 한다.

￭ 부이의 정확한 위치추적을 위해서 DGPS을 설치한다.

￭ DGPS에서 나온 시간 값은 데이터 프로세스에서 시간동기화 되어 해양, 기상자료를 얻을 수 있어야 한다.

￭ 데이터 프로세스는 풍향. 풍속자료 중 GUST을 계산해서 전송해야 한다.

￭ 강우량센서는 Siphoning방식으로 측정해야 하며 부이전용 장비여야 한다.

￭ 데이터프로세스는 메인보드가 밀폐된 방수 캔 속에 있어야 한다.

￭ 캔은 결선판과 쉽게 분리가 되어야 한다.

￭ 외부습기. 염분 등 이물질로부터 데이터프로세스를 보호하도록 설계 되어야 한다.

￭ 데이터프로세스 교체 시 센서들을 모두 해체할 필요 없이 캔만 교체하여 유지보수가 편리하도록 제작되어야 한다.

￭ 설치 및 향후 유지관리를 위해서 항로표지기사 이상의 자격을 취득한자가 하여야 한다.

￭ 각 센서와 데이터프로세스는 한국해양연구원이 소유한 장비와 호환성을 가질 수 있어야 한다.

￭ 각 센서의 인증 사항은 반드시 인증확인서를 서면으로 제출해야 한다.

￭ 시스템 개발관련 라이센서(Licenser)에 관한 모든 사항은 한국해양연구원에 무상으로 이양해야 한다.

￭ 시스템 개발 시 시방서 내용을 준수해야 한다.

￭ 설치 부이, 수중센서 및 계류는 우리연구원에서 공급한다.

4.	시스템 구성 및 규격

가. 시스템 구성

￭ 구성도

￭ 장비구성

No.	품목	단위	수량	비고
1	Ultrawind sensor	EA	1
2	Tem/Hum. sensor	EA	1
3	Pressure sensor	EA	1
4	Short wave sensor	EA	1
5	Rain gauge	EA	1	Siphoning
6	Data processor	EA	2
7	Satellite device	EA	2	ARGOS
8	Satellite antenna	EA	2	ARGOS
9	DGPS	EA	2
10	Compass	EA	1
11	Program	EA	1	Development S/W

나. 각 센서 규격

￭ 초음파풍향풍속센서

- 형    식 : Ultrasonic

- 풍속측정범위 : 0~65m/s

- 풍속정확도 : ±0.135m/s

- 분 해 능 : 0.1m/s

- 기동풍속 : virtually zero

- 풍속측정범위 : 0°∼ 360°

- 풍향정확도 : ±2°

- 분 해 능 : 1°

- 전    원 : 10 ~ 15VDC

- 재질 : SUS316

￭ 기온센서

- 형    식 : Pt-100 4-wire shield type

- 측정범위 : -80℃∼+60℃

- 정확도 : ±0.2℃ (at +20℃)

- 소자규격 : Pt 100IEC751 1/3 Class B

- 출    력 : 0~5VDC

- NIST인증 : ISO/IEC 17025

￭ 습도센서

- 형    식 : 정전용량식

- 측정범위 : 0 ∼ 100%

- 정 확 도 : ±1% (0∼90%) , ±1.7% (90∼100%)

- 온도의존도 : ±0.05%RH/℃

- 출    력 : 0 ~ 5VDC

- NIST인증 : ISO/IEC 17025

￭ 차광통(Radiation Shelter)

- 기온, 습도 수감부를 눈, 비 그리고 직사광선으로부터 보호하고 적절한 통풍으로 기온, 습도센서 주변의 공기가 자유롭게 이동되어 측기반응 지연이 생기지 않도록 함

￭ 대기압센서

- 형    식 : 실리콘 정전용량방식

- 측정범위 : 800～1100mb

- 정 확 도 : ±0.3mb

- 분 해 능 : 0.01mb

- 안 정 도 : 0.1mb/year

- 반응 시간 : 100ms 이내

- Proof Pressure : 1500mb

- Burst Pressure : 2000mb

- 공급전압 : 9.5 ～ 28VDC

- 출    력 : 0 ～ 5VDC

- 재    질 : Stainless

- 전원문제로 인해서 Sleep mode로 전환 가능할 것

￭ 강우량센서

- 형   식 : Siphoning

- 수수구 넓이 : 100cm2

- 정확도 : ±1mm

- Threshold : 1mm

- 챔버 배수시간 : 30sec

- 공급전원 : 8~30VDC

- Height: 65 cm (25.6 in)

- Diameter: 14 cm (5.5 in)

- Catchment Dia: 133 mm (4.4 in)

- 출 력 : 0~5VDC = 0~50mm

￭ 일사센서

- 스펙트럼범위 : 305～2800nm

- 반응시간 : approx. 5sec

- Non-stability : approx. -0.5%

- Non-linearity : ±0.2%

- Directional response : <±10W/㎡

- Spectral selectivity : -2.1%

- 온도반응 : <±1%

- 기울기반응 : <±0.2%

- 민 감 도 : 7㎶/W㎡

- 내부저항 : approx. 500Ω

- JQA, ISO 인증 : ISO 9001/9002, JIS Z9901/Z9902

￭ 정밀위성측위시스템

- Receiver type :Multichannel (12-CH) all-in-view

- Frequency :1575.42MHz ±ｾ 1MHz (C/A code)

- Sensitivity :-130dBm for acquisition, -133dBm for tracking

- Accuracy :15mRMS(C/A code, HDOP＜4)

5m RMS when DGPS corrected

- Time to first fix :Typically 45 seconds (cold start fix)

Typically 30 seconds (warm start fix)

- Position update :Normally every 1 second

- Receiving frequency :283.5kHz to 325kHz

- Dynamic range :More than 90dB

- Demodulation :MSK (Minimum Shift Keying)

- Data bit rate :50,100,200bps

- Data output :NMEA0183 ver.1.5 or 2.1 selectable

ver1.5- GGA, RMC, GLL, VTG,

PJRCDGP0, PJRCDGP1, PJRCDGP2

ver2.1- GGA, RMC, GLL, VTG, GSV, GSA,

PJRCDGP3, DTM, MSS

- PPS signal output :positive pulse, 15μsec width

- Geodetic datum :46 (WGS-84, WGS-72, Japan, America,

Canada/Alaska, Europe, Australia,

England, NAD-83, other 37 selectable)

- Input voltage :10.8～16VDC (less than 5W)

- Data cable :6-core cable,15m

- Operating temprature :-25℃ to 55℃

- Water proof :USCG CFR-46/IEC60945

￭ COMPASS

- Accurate to within ±0.5°

- Fast 10 Hz NMEA 0183 standard output compatible with other ARPA radars, autopilots, and other electronic systems; optional interface card available for other outputs

￭ ARGOS 위성단말기 및 안테나

- Provides uplink capability for up to eight unique ID codes, frequencies, and repetition periods

- Supports up to seven independent Argos data buffers that can be populated in real-time

- Transmits variable-length Argos messages with either 20 or 28-bit ID codes

- Allows researchers to forego a rigorous certification process

- Includes an autorepeat feature that allows the Satellite Device to repeat data without host intervention

- Provides a failsafe feature that alerts users upon communication link or host failure

- Allows the ID and repetition rates to be set in real-time

- Power 12 V

- Output impedance:  50 ohms

- High power level:  1000 mW typical; 28 to 32 dbm

- Operating Tem. : -40° to 70°C

- Argos transmission frequency:  401.618 to 401.680 MHz

- Modulation (BPSK):  -1.1 to +1.1 ±0.1 radians

- Consumption current :  1.5 mA

- Spurious emissions:  -45 dB

- Dimension : 19.05 x 5.72 x 3.18 cm

- Including Argos Marine Half Wave Antenna

￭ 데이터프로세서

일반사항

데이터프로세서 메인보드가 밀폐된 캔 속에 있어야 한다. 캔은 결선판과 쉽게 분리가 되어야 한다. 이 같은 형태는 외부 습기, 염분, 먼지 등 이물질로부터 데이터프로세서를 보호하도록 설계되어야 한다. 또한, 데이터프로세서 교체 시, 센서들을 모두 해체할 필요 없이 캔만 교체하여 유지보수가 편리하도록 제작이 되어야 한다.

규격

- 동작온도범위 : -25℃ ~ +50℃

- 프로그램 실행속도 : 최대 100Hz(1초당 100회 관측 가능)

- 아날로그 신호 입력채널수 : 16개의 싱글엔디드(SE)

- A/D converter : 13 bit

- 아날로그 신호 입력채널 정확도

±0.1%(0℃~40℃)

±0.2%(-25℃~50℃)

±0.4%(-55℃~85℃)

- 입력전압 분해능(최소 측정가능 전압 범위)

입력전압 범위(mV)	분해능(㎶)
	Diff. 측정시	SE. 측정시
±5000	665	1330
±2500	333.5	667
±250	33.35	66.7
±25	3.35	6.7
±7.5	1	2
±2.5	0.335	0.67

- 아나로그전압 공급(여기)채널 :

• 일회성 여기채널 수 : 3개(Ex1, Ex2, Ex3 : 관측 시에만 전압을

공급해 준다.)

• 아날로그전압 공급방법 : 데이터프로세서 프로그램에 의해 여기전압범                          위 및 지속 시간을 제어한다.

• 아날로그전압 공급범위 : ±5V 이내의 범위

- 저항 측정

• 풍향센서, pt100 측정 등에 사용되는 모드이다.

• 측정형태 : 4선식/6선식 풀 브릿지, 2선식/3선식/4선식 해프 브릿지

• 정확도 : 전체범위에서 ±0.02% , 0 ~ 40℃에서 ±0.015%

- 펄스 채널 : 2개

a. 스위치 닫힘 모드  : 강우량계 측정 시 사용되는 모드이다.

• 최소 닫힘 시간 : 5ms

• 최소 열림 시간 : 6ms

b. 고주파 펄스 모드

• 최소 펄스 폭 : 1μs

• 최고 입력 주파수 : 500kHz

• 전압 경계 : 1.5V 이하에서 3.5V 이상으로 변화 되야한다.

• 최고 입력 전압 : ±20V

c. 저수준 AC 모드  : 풍속센서 등에 사용되는 모드이다.

- 디지털 입출력 포트 : 8개( C1 ~ C8 )

• RS232 출력센서를 연결 시 사용한다.

• 8개의 포트는 RS232 센서 연결용 COM 포트 4개로 지정된다.

(COM1 ~ COM4 )

C1 - COM1 TX,  C2 - COM1 RX

C3 - COM2 TX,  C4 - COM2 RX

C5 - COM3 TX,  C6 - COM3 RX

C7 - COM4 TX,  C8 - COM4 RX

• 제어용 5V 출력 기능으로도 지정 가능하다.

• 제어용 출력전압(부하 없을 때) : high 5.0 ± 0.1V ; low < 0.1

• 출력 저항 : 500 ohm

• 입력 상태 : high 3.0 ~ 5.5V ; low -0.5 ~ 0.8 V

• 입력 저항 : 100kohm

- SDI-12 인터페이스

• 디지털 I/O 포트 C1, C3, C5, C7는 SD1-12 통신을 지원한다.

: 각 포트에 10개까지의 SDI-12 센서들을 연결 가능하다.

- CPU

• 32비트

• 프로그램 메모리 : 2M

• 데이터 메모리 : 2M

• 로거 내에서 다양한 연산기능 : 윈드 백터, 윈드 GUST값, 순간값,

평균, 누적, 최대, 최소

- 광절연 RS232 포트 : 컴퓨터와 통신용 및 RS232센서 연결용(COM5 )

- CS I/O 포트 : 추가 메모리 모듈 및 키보드 연결용

- Baud Rates(선택가능) : 300 ~ 115.2 Kbps

- Clock 정확도 : ±5분(-40℃ ~ +85℃) / 년

- 시스템 파워 요구

• 구동전압 : 11~16 Vdc( 역 전압 입력 시 보호기능 )

• 소비 전력

슬립모드 시 : 0.5mA

1Hz 측정 시 : 0.6mA

100Hz 측정 시 : 10mA

- 자가진단기능 : 스스로 자기 진단을 내리고 문제 발생 시 내부 프로세서를                      자동 리셋 시킬 수 있음. 이른바, Watch dog timer 기능

5.	데이터프로세서 운용 소프트웨어

가. 기본기능

- 운영할 데이터프로세서와 각종 통신방식 설정 기능 : 직접연결, 전화선, 전용선,

CDMA, RF, bluetooth, 위성 등

- 자동데이터수집 주기 설정 기능

- 운영 중인 데이터프로세서와 접속하여 수동으로 데이터수집 기능

- 사용자가 연구 목적에 맞게 데이터프로세서 운영 프로그램을 수정하여 다운로드 기능

- 실시간 데이터 모니터링

- 데이터프로세서의 내부 시간 설정

- 운영 중인 데이터프로세서들로부터 정상적인 자동 데이터 수집여부 등을 표시      - 통신 에러 발생 여부 표시

- 데이터프로세서에 입력되는 구동 프로그램 제작 기능

- 관측 간격과 통계처리 후 저장 간격 설정

- 평균, 최고, 최저, 샘플, 윈드벡터, 윈드Gust, 적산 등 다양한 통계처리 지원

- 사칙연산, 삼각함수, 지수, 로그, 이동평균, 공간평균 등 다양한 내부 연산지원

나. 실시간 모니터링화면 디자인 기능

- 현장상황이나 사용자의 입맛에 맞게 실시간 기상정보 화면 창을 디자인

- 사용자가 직접 디자인이 가능한 화려한 실시간 모니터링 화면 제공

- 다양한 그래픽 컴포넌트 지원

- 이미지 및 한글 문자 삽입 가능

6.	무상유지보수

￭ 납품된 모든 소프트웨어 및 하드웨어는 무상 유지보수 및 무상하자보수 기간은 검수 후 12개월로 하며, 장애발생시 24시간 이내에 보수하여야 한다.

￭ 하자보증기간 중 발생한 하자에 대해서 신속히 보완하여 운영의 중단을 초래하지 않아야 한다.

7.	보안유지

￭ 수행업체는 본 시스템 구축 및 설치와 관련하여 취득한 대양연구사업과 관련하여 외부 정보유출에 따른 문제 발생 시 모든 민․형사상 책임을 지고 보상하여야 한다.

8.	지적 소유권

￭ 시스템 구성에 사용되는 각종 개발과 관련한 제3자의 지적소유권을 무단으로 침해하지 않도록 대책을 강구하여야 하며, 한국해양연구원에서 제공한 자료 이외의 자료에서 문제가 발생한 경우는 제작업체에서 책임을 진다.

￭ 제작된 시스템의 저작권은 한국해양연구원에서 소유한다.

9. 사업기간 및 대금지급방법

￭ 사업기간 : 계약체결일로부터 90일 이내

￭ 계약체결 후 선급금 30% 지급하고, 기성고, 물품의 설치 후 검수를 실시하고 잔금을 지급한다.

10. 특수사항

￭ 과업수행 업체는 업무진행 및 확인감독을 위하여 필요한 자료 요구 시 제출하여야 한다.

￭ 시방서상의 문구 및 용어의 해석과 과업범위에 대하여 의견을 달리할 경우는 한국해양연구소와 협의하여 결정한다.

￭ 시방서에 명기되지 아니한 내용, 방법, 절차 및 변경사항에 대하여 한국해양연구원과 사전 협의하여 성실히 수행하여야 하며, 이로 인하여 발생하는 추가 비용은 한국해양연구원이 부담하며, 과업수행 과정에서 발생하는 각종 부대비용과 그 문제에 대한 처리는 과업 수행업체가 부담한다.

￭ 수행업체는 개발일정과 투입 인력 구성을 사전에 보고하고 준수하여 과업을 수행하여야 한다.

￭ 수행업체는 설치가 완료된 후에는 각각의 센서 값 검증을 하여야 하며, 모든 관측자료에 대하여 검증한 결과를 보고서로 제출하여야 하며, 특히 풍향 풍속에 대하여는 연구선의 자료 값을 확인 한 후 반드시 별도의 검증단계를 거친 후 확인하여 그 결과를 제출하여야 한다.

11. 입찰조건

￭ 본 사업은 대양(적도)에 적용될 부이에 기상관측장비를 설치하여야 하기 때문에 해양기상분야의 경력이 있는 업체로 다음의 조건에 적합한 업체를 입찰 조건으로 제시함.(단, 공동수급은 허용하지 않음)

• 입찰공고일 전일 기준 최근 3년 이내에 정부, 지방자치단체, 정부투자기관  또는 정부출연연구기관에 단일 건으로 5천만원 이상의 해상용 기상장비시스템 납품실적을 가지고 있는 업체로 기상관측시스템을 납품한 경력이 있는 업체 (단. 센서만 납품한 경우 제외)

• 향후 유지보수를 위해서 항로표지 기사이상 자격증 소지자를 보유한 업체로 풍향, 풍속 자료 값을 보정 하여 해상기상관측에 수행실적이 있는 업체

￭ 계약 예정업체는 계약하기 전 한국해양연구원에 위자료를 제출하여 확인을 반듯이 득해야 한다.