KR20170141969A - 비행체를 이용한 관체 결함 관리 시스템 - Google Patents

비행체를 이용한 관체 결함 관리 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 관체의 내부에서 자유롭게 이동하기 위한 비행체; 상기 비행체에 설치되어 관체의 내부를 영상으로 촬영하는 영상획득부; 상기 비행체에 설치되어 상기 비행체의 이동경로를 산출하는 이동경로확인부; 상기 영상획득부에서 촬영한 영상이 영상정보로 저장되며, 상기 위치센서에서 산출한 이동경로가 경로정보로 저장되는 데이터저장부; 및 상기 데이터저장부에서 이송된 영상정보와 경로정보를 분석하여 관체의 내부 결함 부위의 영상과 위치를 각각 판독하는 통합관리서버;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비행체를 이용한 관체 결함 관리 시스템에 관한 것이다.

Description

비행체를 이용한 관체 결함 관리 시스템{A pipe defect management system using the drone}
본 발명은 하수관의 내부 결함, 파손 부위를 감지하기 위한 비행체를 이용한 관체 결함 관리 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 하수관의 내부 균열, 막힘, 파손을 감지하기 위해서는 하수관의 관체 내부를 관찰하여야 하는데, 하수관의 관체는 작업자가 직접 들어갈 수 없는 직경을 가지고 있을 뿐만 아니라, 지하에 매설되는 관체는 내부를 육안으로 확인하기가 불가능하여 하수관 관측용 카메라가 반드시 필요하였다.
이러한 하수관 관측용 카메라는 관체를 바퀴로 주행하는 대차에 결합되어 관체의 내부로 투입되어 관체의 내부를 영상으로 촬영하여 지상의 모니터에 출력하여 하수관의 내부 균열, 막힘, 파손 등의 각종 결함상태를 파악하게 한다.
그러나 종래기술은 하수관 관측용 카메라가 하수관의 내부에 투입될 수 있는 거리가 대차에 연결된 전선 길이로 제한됨으로써, 하수관의 내부 관측 거리가 제한되는 문제점이 있었다.
또한, 종래기술은 하수관 관측용 카메라가 결합된 대차가 상측으로 이동할 수 없어서 관체의 수평한 부위와 상측으로 연통된 관체의 수직한 부위의 내부를 관찰할 수 없는 문제점이 있었다.
따라서 상술한 문제점을 해결하기 위한 다양한 기술의 개발이 필요한 실정이다.
한편, 이와 관련된 기술로는 한국등록특허 제0313968호의 전면에 투시창이 부착된 원통형상의 관측용 카메라본체의 내부에 회로기판 및 렌즈를 구비하고, 상기 렌즈를 회동할 수 있도록 한 관체 내부 관측용 카메라에 있어서, 상기 카메라본체의 내부에 회로기판과 렌즈를 분리하여 설치하되, 상기 회로기판과 렌즈 사이에 단열차단부재를 설치하고, 상기 렌즈가 설치된 전면관체의 내벽면에는 단열재를 코팅처리하여서 구성함을 특징으로 하는 관체 내부 관측용 카메라 관체가 제시된 적이 있었다.
한국등록특허 제0313968호(2001.10.25)
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 하수관의 내부 관측 거리를 무제한으로 할 수 있는 비행체를 이용한 관체 결함 관리 시스템을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 관체의 수평한 부위와 상측으로 연통된 관체의 수직한 부위의 내부도 관찰할 수 있는 비행체를 이용한 관체 결함 관리 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 비행체를 이용한 관체 결함 관리 시스템은 관체의 내부에서 자유롭게 이동하기 위한 비행체; 상기 비행체에 설치되어 관체의 내부를 영상으로 촬영하는 영상획득부; 상기 비행체에 설치되어 상기 비행체의 이동경로를 산출하는 이동경로확인부; 상기 영상획득부에서 촬영한 영상이 영상정보로 저장되며, 상기 위치센서에서 산출한 이동경로가 경로정보로 저장되는 데이터저장부; 및 상기 데이터저장부에서 이송된 영상정보와 경로정보를 분석하여 관체의 내부 결함 부위의 영상과 위치를 각각 판독하는 통합관리서버;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 이동경로확인부는 상기 비행체의 충돌을 방지하기 위하여 상기 비행체에 설치되는 근접센서와, 상기 비행체의 이동경로를 산출하기 위하여 3축 지자기 센서와 3축 가속도 센서로 구성되어 상기 비행체에 설치되는 6축센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 통합관리서버는 상기 6축센서에서 산출된 비행체의 이동경로를 이용하여 관체의 3차원 맵을 생성하며, 상기 이동경로확인부는 상기 관체의 3차원 맵이 적용되는 GPS센서를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 영상획득부는 관체의 내부를 영상으로 촬영하는 카메라와, 상기 카메라에 설치되며 조명을 조사하는 조명조사부와, 상기 카메라의 영상을 분석하여 상기 조명조사부에서 조사되는 조명의 R, G, B 색상과 조도를 제어하는 조명제어부와, 상기 카메라에서 촬영된 영상이 표시되는 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 영상획득부는 관체의 내부를 영상으로 촬영하는 카메라와, 상기 카메라에 설치되며 R, G, B 3색의 레이저 빔이 발생하는 레이저조사부와, 상기 레이저 빔을 일직선으로 모아주는 회전다면경과, 상기 카메라에서 촬영된 영상이 표시되는 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 영상획득부는 성가 카메라에 설치되며 관체의 내부에 가로, 세로, 또는 격자 무늬의 적외선패턴을 조사하는 적외선발광부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 본 발명에 따른 비행체를 이용한 관체 결함 관리 시스템은 비행체에 설치된 영상획득부를 이용하여 하수관의 내부를 관측함으로써, 하수관의 내부 관측 거리를 무제한으로 할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 비행체를 이용한 관체 결함 관리 시스템은 비행체에 설치된 영상획득부를 이용하여 하수관의 내부를 관측함으로써, 관체의 수평한 부위와 상측으로 연통된 관체의 수직한 부위의 내부도 관찰할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 비행체를 이용한 관체 결함 관리 시스템의 개념도
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 비행체를 이용한 관체 결함 관리 시스템의 블록구성도
도 3은 본 발명의 실시예 2에 따른 비행체를 이용한 관체 결함 관리 시스템의 블록구성도
도 4는 본 발명의 실시예 3에 따른 비행체를 이용한 관체 결함 관리 시스템의 블록구성도
도 5는 본 발명의 실시예 4에 따른 비행체를 이용한 관체 결함 관리 시스템의 블록구성도
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 비행체를 이용한 관체 결함 관리 시스템의 개념도, 도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 비행체를 이용한 관체 결함 관리 시스템의 블록구성도이다.
도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예 1에 따른 비행체를 이용한 관체 결함 관리 시스템은 비행체(100), 영상획득부(200), 이동경로확인부(300), 데이터저장부(400), 통합관리서버(500)를 포함한다.
상기 비행체(100)는 관체의 내부에서 자유롭게 비행이동 하는 것으로, 소형 헬리콥터나 소형 드론으로 구성될 수 있다. 이 때, 관체란 하수관의 관체일수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니한다.
상기 영상획득부(200)는 상기 비행체(100)에 설치되어 관체의 내부를 영상으로 촬영한다. 이때, 상기 영상획득부(200)는 상기 비행체(100)의 이동경로에 따라 관체의 내부를 영상으로 촬영한다.
상기 이동경로확인부(300)는 상기 비행체(100)에 설치되어 상기 비행체(100)의 이동경로를 산출한다.
상기 데이터저장부(400)는 통상의 데이터베이스로서, 상기 영상획득부(200)에서 촬영한 영상이 영상정보로 저장되며, 상기 위치센서에서 산출한 이동경로가 경로정보로 저장된다. 이 때, 상기 데이터저장부(400)는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크 또는 광데이터 저장장치로 구성될 수 있다.
상기 통합관리서버(500)는 상기 데이터저장부(400)에서 이송된 영상정보와 경로정보를 분석하여 관체의 내부 결함 부위의 영상과 위치를 각각 판독한다.
이 때, 상기 통합관리서버(500)는 상기 데이터저장부(400)에서 통신망(600)을 통해 이송된 영상정보와 경로정보를 별도의 분석소프트웨어를 통해 분석하거나 관리자의 모니터에 표시하여 관리자가 분석하게 할 수 있다. 상기 통신망(600)은 통상의 유선 및 무선 네트워크를 이용하므로, 자세한 설명은 생략한다.
이에 따라, 본 발명에 따른 비행체를 이용한 관체 결함 관리 시스템은 비행체(100)에 설치된 영상획득부(200)를 이용하여 하수관의 내부를 관측함으로써, 하수관의 내부 관측 거리를 무제한으로 할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 비행체를 이용한 관체 결함 관리 시스템은 비행체(100)에 설치된 영상획득부(200)를 이용하여 하수관의 내부를 관측함으로써, 관체의 수평한 부위와 상측으로 연통된 관체의 수직한 부위의 내부도 관찰할 수 있는 장점이 있다
한편, 상기 이동경로확인부(300)는 근접센서(310)와, 6축센서(320)를 포함할 수 있다.
상기 근접센서(310)는 상기 비행체(100)의 충돌을 방지하기 위하여 상기 비행체(100)에 설치되며, 좀 더 상세하게는, 상기 비행체(100)의 중심과 관체의 내표면 간에 거리를 전방위로 측정하여 상기 비행체(100)의 중심과 관체의 내표면 간에 최소한의 간격을 유지하도록 상기 비행체(100)의 이동경로를 제어한다.
상기 6축센서(320)는 상기 비행체(100)의 이동경로를 산출하기 위하여 3축 지자기 센서와 3축 가속도 센서로 구성되며 상기 비행체(100)에 설치된다.
이때, 상기 지자기 센서는 나침반처럼 비행체(100)의 지자기 방향을 측정하며, 상기 3축 가속도 센서는 상기 비행체(100)의 3축 방향에 따른 가속도, 진동, 충격 등의 동적힘을 측정하여 상기 비행체(100)의 이동경로를 산출한다.
또한, 상기 영상획득부(200)는 카메라(210), 조명조사부(220), 조명제어부(230), 디스플레이부(240)를 포함할 수 있다.
상기 카메라(210)는 관체의 내부를 영상으로 촬영한다.
상기 조명조사부(220)는 상기 카메라(210)에 설치되며 조명을 조사한다. 이때, 조명은 LED 인 것이 바람직하나, 본 발명은 이에 한정되지 아니한다.
상기 조명제어부(230)는 상기 카메라(210)의 영상을 분석하여 관체의 파손 부위로 판독되면 상기 조명조사부(220)에서 조사되는 조명의 R, G, B 색상과 조도를 제어한다.
상기 디스플레이부(240)는 상기 카메라(210)에서 촬영된 영상이 표시된다.
이 때, 상기 통합관리서버(500)는 상기 디스플레이부(240)에서 디스플레이된 영상을 판독하여 관체의 파손부위가 감지될 경우, 관체의 파손부위가 시각적으로 잘 인식되도록 상기 조명제어부(230)에 제어명령을 내릴 수 있으며, 상기 조명제어부(230)는 상기 조명조사부(220)에서 조사되는 조명의 R, G, B 색상과 조도를 제어하여 관체의 파손부위가 시각적으로 잘 인식되게 한다. 즉, 상기 통합관리서버(500)는 관체의 파손부위가 시각적으로 잘 인식되도록 상기 조명제어부(230)가 상기 조명조사부(220)에서 조사되는 조명의 R, G, B 색상과 조도를 보정하게 하는 것이다.
<실시예 2>
도 3은 본 발명의 실시예 2에 따른 비행체를 이용한 관체 결함 관리 시스템의 블록구성도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예 2에 따른 비행체를 이용한 관체 결함 관리 시스템은 본 발명의 실시예 1에 따른 비행체를 이용한 관체 결함 관리 시스템과 동일하게 구성되되, 상기 통합관리서버(500)가 상기 6축센서(320)에서 산출된 비행체(100)의 이동경로를 이용하여 관체의 3차원 맵을 생성하며, 상기 이동경로확인부(300)가 상기 관체의 3차원 맵이 적용되는 GPS센서(330)를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 통합관리서버(500)는 상기 비행체(100)가 상기 관체의 3차원 맵이 적용된 관체의 파손 부위로 다시 이동할 경우, 상기 GPS를 통해 상기 비행체(100)의 이동경로를 미리 지정하여 상기 비행체(100)가 관체의 파손 부위로 신속하게 갈 수 있게 안내할 수 있다.
<실시예 3>
도 4는 본 발명의 실시예 3에 따른 비행체를 이용한 관체 결함 관리 시스템의 블록구성도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예 3에 따른 비행체를 이용한 관체 결함 관리 시스템은 본 발명의 실시예 2에 따른 비행체를 이용한 관체 결함 관리 시스템과 동일하게 구성되되, 상기 영상획득부(200)가 적외선발광부(270)를 더 포함할 수 있다.
상기 적외선발광부(270)는 성가 카메라(210)에 설치되며 관체의 내부에 가로, 세로, 또는 격자 무늬의 적외선패턴을 조사한다. 이 때, 상기 카메라(210)가 상기 적외선패턴을 영상으로 촬영한다.
상기 적외선발광부(270)는 관체에 적외선패턴을 조사함으로써, 관체에서 조명이 닿지 않은 어두운 부위의 결함까지 감지하게 하는 역할을 한다.
<실시예 4>
도 5는 본 발명의 실시예 4에 따른 비행체를 이용한 관체 결함 관리 시스템의 블록구성도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예 4에 따른 비행체를 이용한 관체 결함 관리 시스템은 본 발명의 실시예 3에 따른 비행체를 이용한 관체 결함 관리 시스템과 동일하게 구성되되, 영상획득부(200)가 다르게 구성되는데, 이 때, 상기 영상획득부(200)는 카메라(210), 레이저조사부(250), 회전다면경(260), 디스플레이부(240)를 포함할 수 있다.
상기 카메라(210)는 관체의 내부를 영상으로 촬영한다.
상기 레이저조사부(250)는 상기 카메라(210)에 설치되며 R, G, B 3색의 레이저 빔이 발생한다.
상기 회전다면경(260)은 상기 레이저 빔을 일직선으로 모아준다.
상기 디스플레이부(240)는 상기 카메라(210)에서 촬영된 영상이 표시된다.
이 때, 상기 통합관리서버(500)는 상기 디스플레이부(240)에서 디스플레이된 영상을 판독하여 관체의 파손부위가 감지될 경우, 관체의 파손부위가 시각적으로 잘 인식되도록 상기 레어저조사부에 제어명령을 내릴 수 있으며, 상기 레어저조사부는 레이저 빔의 R, G, B 색상과 조도를 제어하여 관체의 파손부위가 시각적으로 잘 인식되게 한다. 즉, 상기 통합관리서버(500)는 관체의 파손부위가 시각적으로 잘 인식되도록 상기 레이저조사부(250)가 조사하는 레이저 빔의 R, G, B 색상을 보정하게 하는 것이다.
한편, 상기 비행체(100)는 하면에 결합되는 부력체(110)와, 상면에 결합되는 스크류(120)를 더 포함할 수 있다.
상기 부력체(110)는 상기 비행체(100)가 수면에 닿더라도 부력에 의해 뜨게 하는 역할을 하며, 상기 스크류(120)는 상기 비행체(100)의 비행뿐만 아니라, 상기 비행체(100)가 수중에서도 이동할 수 있도록 선박의 프로펠러와 동일한 형상으로 구성된다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
100 : 비행체
110 : 부력체
120 : 스크류
200 : 영상획득부
210 : 카메라
220 : 조명조사부
230 : 조명제어부
240 : 디스플레이부
250 : 레이저조사부
260 : 회전다면경
270 : 적외선발광부
300 : 이동경로확인부
310 : 근접센서
320 : 6축센서
330 : GPS센서
400 : 데이터저장부
500 : 통합관리서버
600 : 통신망

Claims (6)

  1. 관체의 내부에서 자유롭게 이동하기 위한 비행체;
    상기 비행체에 설치되어 관체의 내부를 영상으로 촬영하는 영상획득부;
    상기 비행체에 설치되어 상기 비행체의 이동경로를 산출하는 이동경로확인부;
    상기 영상획득부에서 촬영한 영상이 영상정보로 저장되며, 상기 위치센서에서 산출한 이동경로가 경로정보로 저장되는 데이터저장부; 및
    상기 데이터저장부에서 이송된 영상정보와 경로정보를 분석하여 관체의 내부 결함 부위의 영상과 위치를 각각 판독하는 통합관리서버;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비행체를 이용한 관체 결함 관리 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 이동경로확인부는
    상기 비행체의 충돌을 방지하기 위하여 상기 비행체에 설치되는 근접센서와, 상기 비행체의 이동경로를 산출하기 위하여 3축 지자기 센서와 3축 가속도 센서로 구성되어 상기 비행체에 설치되는 6축센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 비행체를 이용한 관체 결함 관리 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 통합관리서버는 상기 6축센서에서 산출된 비행체의 이동경로를 이용하여 관체의 3차원 맵을 생성하며,
    상기 이동경로확인부는 상기 관체의 3차원 맵이 적용되는 GPS센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비행체를 이용한 관체 결함 관리 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 영상획득부는
    관체의 내부를 영상으로 촬영하는 카메라와, 상기 카메라에 설치되며 조명을 조사하는 조명조사부와, 상기 카메라의 영상을 분석하여 상기 조명조사부에서 조사되는 조명의 R, G, B 색상과 조도를 제어하는 조명제어부와, 상기 카메라에서 촬영된 영상이 표시되는 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비행체를 이용한 관체 결함 관리 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 영상획득부는
    관체의 내부를 영상으로 촬영하는 카메라와, 상기 카메라에 설치되며 R, G, B 3색의 레이저 빔이 발생하는 레이저조사부와, 상기 레이저 빔을 일직선으로 모아주는 회전다면경과, 상기 카메라에서 촬영된 영상이 표시되는 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비행체를 이용한 관체 결함 관리 시스템.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 영상획득부는
    상기 카메라에 설치되며 관체의 내부에 가로, 세로, 또는 격자 무늬의 적외선패턴을 조사하는 적외선발광부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비행체를 이용한 관체 결함 관리 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200049968A (ko) * 2018-10-30 2020-05-11 대진기술정보 (주) 하수관로 탐사 시스템 및 방법
KR20210017678A (ko) * 2019-08-09 2021-02-17 김광준 살수용 드론 시스템
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KR20230148530A (ko) * 2022-04-18 2023-10-25 주식회사 스카이시스 공연용 수상 드론

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