KR101028136B1 - System and method for disaster alarm of structure by displacement based on single photogrammetry - Google Patents

System and method for disaster alarm of structure by displacement based on single photogrammetry Download PDF

Info

Publication number
KR101028136B1
KR101028136B1 KR1020100139612A KR20100139612A KR101028136B1 KR 101028136 B1 KR101028136 B1 KR 101028136B1 KR 1020100139612 A KR1020100139612 A KR 1020100139612A KR 20100139612 A KR20100139612 A KR 20100139612A KR 101028136 B1 KR101028136 B1 KR 101028136B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
target
displacement
photogrammetry
real time
camera
Prior art date
Application number
KR1020100139612A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
윤홍식
황진상
박태원
Original Assignee
윤홍식
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 윤홍식 filed Critical 윤홍식
Priority to KR1020100139612A priority Critical patent/KR101028136B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101028136B1 publication Critical patent/KR101028136B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08BSIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B21/00Alarms responsive to a single specified undesired or abnormal condition and not otherwise provided for
    • G08B21/18Status alarms
    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08BSIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B25/00Alarm systems in which the location of the alarm condition is signalled to a central station, e.g. fire or police telegraphic systems
    • G08B25/01Alarm systems in which the location of the alarm condition is signalled to a central station, e.g. fire or police telegraphic systems characterised by the transmission medium
    • G08B25/08Alarm systems in which the location of the alarm condition is signalled to a central station, e.g. fire or police telegraphic systems characterised by the transmission medium using communication transmission lines
    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08BSIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B25/00Alarm systems in which the location of the alarm condition is signalled to a central station, e.g. fire or police telegraphic systems
    • G08B25/01Alarm systems in which the location of the alarm condition is signalled to a central station, e.g. fire or police telegraphic systems characterised by the transmission medium
    • G08B25/10Alarm systems in which the location of the alarm condition is signalled to a central station, e.g. fire or police telegraphic systems characterised by the transmission medium using wireless transmission systems
    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08CTRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C17/00Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link
    • G08C17/02Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using a radio link
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N7/00Television systems
    • H04N7/18Closed-circuit television [CCTV] systems, i.e. systems in which the video signal is not broadcast

Abstract

PURPOSE: A disaster alarm system about a structure by displacement measurement based on single photogrammetry and method thereof are provided to prevent a human life accident in a construction site. CONSTITUTION: A disaster alarm system about a structure includes an illumination sensor, a controller, a lithium ion battery, an LED element, and a reflective sheet. The illumination sensor senses the brightness of light on a target(10) to control automatic switch on/off and brightness of the target. A controller controls the target. The LED element is turned on/off in the target. The reflective sheet is installed in the target to reflect an optical wave emitted from a total station.

Description

단 사진 측량 기반의 변위 측정을 통한 구조물 재해경보 시스템 및 그 방법{System and method for disaster alarm of structure by displacement based on single photogrammetry}System and method for disaster alarm of structure by displacement based on single photogrammetry}

본 발명은 구조물 재해경보 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 사진측량학적 해석이론에 근거하여 단 사진의 기하학적 특성과 영상처리 기술을 접목하여 건설공사현장에서 발생하는 터널 천단부의 암반의 낙반, 동바리와 거푸집 붕괴, 옹벽과 흙막이 전도 및 급경사면의 붕괴와 관계된 변위량을 정밀하게 측정하고, 이를 유·무선통신을 이용하여 전송하며, 전송된 변위량을 분석하여 실시간으로 경보를 발령함으로써 건설현장에서 발생하는 인명피해사고를 예방하기에 적당하도록 한 단 사진 측량 기반의 변위 측정을 통한 구조물 재해경보 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a structure disaster warning system and a method thereof, and in particular, based on photogrammetric analysis theory, combining rock geometry and image processing technology in a construction site by combining geometric characteristics of image and image processing technology. Accurately measure the amount of displacement related to form collapse, retaining wall and earthquake fall and steep collapse, transmit it using wired / wireless communication, analyze the transmitted displacement and issue alarms in real time to save people from the construction site. The present invention relates to a structural disaster warning system and method using a photogrammetry-based displacement measurement, which is suitable for preventing accidents.

일반적으로 건설공사현장은 토목 및 건축공사를 포함하며, 전국에 걸쳐 산재해 있다.In general, construction sites include civil and building works, and are scattered throughout the country.

이들 건설공사현장은 다양한 사고로부터 노출되어 있어 사고발생시에 인명사고와 물질적 피해 및 공사기간 연장으로 인한 민원발생과 공사비 증가 등 많은 문제점을 발생시키고 있다.These construction sites are exposed from various accidents, causing many problems such as civil accidents, material damages, civil complaints and increased construction costs due to the extension of construction periods.

한국산업보험공단 2008년, 2009년 및 2010년(상반기) 산업재해통계 보고서에 따르면 2008년에는 건설업 재해자가 20,088명으로 이들 중에서 사망자가 612명이며, 2009년에는 재해자가 20,267명으로 이들 중에서 559명이 사망한 것으로 보고되어 있다. 2010년에는 상반기에만 재해자가 9,671명으로 이들 중에서 232명이 사망한 것으로 발표되어 있다. 다음의 표 1(2009년도 건설업 재해분석 (한국산업보험공단))과 표 2(2009년도 건설분야 산업재해 종류별 분석 (한국산업보험공단))는 2009년 건설업 분야의 재해자수와 재해원인별로 조사하여 발표한 내용이다.According to the Industrial Accident Statistics Report for 2008, 2009 and 2010 (1st half), in 2008, 20,088 people were injured in the construction industry, 612 were fatalities among them in 2009, and 20,267 were injured in 2009. It is reported to have died. In the first half of 2010, 9,671 were injured and 232 of them died. The following Table 1 (2009 Construction Industry Disaster Analysis (Korea Industrial Insurance Corporation)) and Table 2 (2009 Construction Industry Analysis by Type of Industrial Accidents (Korea Industrial Insurance Corporation)) surveyed by the number of injured persons in the construction industry in 2009 and their causes. The announcement was made.

Figure 112010087846019-pat00001
Figure 112010087846019-pat00001

Figure 112010087846019-pat00002
Figure 112010087846019-pat00002

표2에 의하면 건설업 분야의 재해 가운데 동바리, 거푸집 및 터널의 천단부 암반낙반과 급경사면의 사면붕괴 등과 같은 낙하비래와 붕괴도래의 경우에 3,268건의 재해가 발생한 것으로 보고되고 있다.According to Table 2, 3,268 cases of accidents in the construction industry occurred in the case of falling and falling collapses, such as rock collapse at the top end of tunnels, formwork and tunnels, and slope collapse on steep slopes.

이와 같이 건설공사 현장의 산업재해로 인한 피해가 막대하나 안전관리를 위한 첨단화된 재해예방 시스템의 개발이 이루어지지 않고 있는 실정이다. 특히, 건축과 토목공사시에 거푸집과 동바리를 설치하여 콘크리트를 타설하는 경우에 과도한 집중하중이 걸리거나 편심하중이 발생하는 경우 및 동바리와 거푸집 설치 부실이 있는 경우에는 반드시 인명 사망사고가 발생하고 있다. 또한 터널 굴착공사에서 천단부의 암반이 낙반하는 사고가 발생하여 사망사고가 빈번하게 발생하고 있는 실정이다.As such, the damages caused by industrial accidents at construction sites are enormous, but the development of advanced disaster prevention systems for safety management has not been achieved. In particular, in the case of concrete and concrete installation by installing formwork and dongbari during construction and civil engineering work, there is a fatal death accident when excessive concentrated load or eccentric load occurs and when there is a failure of installation of dongbar and formwork. In addition, in the tunnel excavation work, death of rock at the top of the ceiling occurs frequently.

따라서 건설현장 등의 구조물을 다루는 업종에서 사고를 미연에 방지하기 위한 기술의 필요성이 대두되고 있는 실정이다.
Therefore, the need for technology to prevent accidents in the industry that deals with structures such as construction sites is emerging.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 사진측량학적 해석이론에 근거하여 단 사진의 기하학적 특성과 영상처리 기술을 접목하여 건설공사현장에서 발생하는 터널 천단부의 암반의 낙반, 동바리와 거푸집 붕괴, 옹벽과 흙막이 전도 및 급경사면의 붕괴와 관계된 변위량을 정밀하게 측정하고, 이를 유·무선통신을 이용하여 전송하며, 전송된 변위량을 분석하여 실시간으로 경보를 발령함으로써 건설현장에서 발생하는 인명피해사고를 예방할 수 있는 단 사진 측량 기반의 변위 측정을 통한 구조물 재해경보 시스템 및 그 방법을 제공하는데 있다.
Accordingly, the present invention has been proposed to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to combine the geometrical characteristics and image processing techniques of photographs based on the photogrammetric analysis theory. Precisely measure displacements related to rock mass at the top of tunnel, collapse of rocks and formwork, fall of retaining wall and retaining wall, and collapse of steep slope, and transmit them using wired / wireless communication. The present invention provides a structural disaster warning system and method through the measurement of displacement based on a single photogramme, which can prevent casualty accidents occurring at construction sites.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 단 사진 측량 기반의 변위 측정을 통한 구조물 재해경보 시스템의 블록구성도이고, 도 2는 도 1의 개념도이다.1 is a block diagram of a structural disaster warning system using displacement measurement based on single photographic measurement according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a conceptual diagram of FIG. 1.

이에 도시된 바와 같이, 구조물에 설치되어 토탈 스테이션(30)에서 발사한 광파를 반사시키는 반사시트(15)를 구비한 표적(10)과; 상기 표적(10)의 영상을 촬영하여 상기 표적(10)에서 표시한 표식을 인식하고, 렌즈(23)의 초점의 3차원 절대위치와 자세를 측정하여 계산하는 표적영상 처리부(20)와; 상기 표적영상 처리부(20)에서 인식한 상기 표적(10)의 표식과 상기 렌즈(23)의 초점의 3차원 절대위치와 자세를 이용하여 실시간으로 상기 표적(10)의 변위량을 측정하고, 변위량이 한계치를 넘어서면 경보를 발령시키는 토탈 스테이션(30);을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.As shown therein, the target 10 is installed on the structure and has a reflection sheet 15 for reflecting the light waves emitted from the total station 30; A target image processor (20) for capturing an image of the target (10) to recognize a mark displayed by the target (10), and measuring and calculating a three-dimensional absolute position and attitude of the focal point of the lens (23); The displacement amount of the target 10 is measured in real time by using the mark of the target 10 recognized by the target image processor 20 and the three-dimensional absolute position and posture of the focal point of the lens 23, and the displacement amount It is characterized in that it comprises a; total station 30 to issue an alarm when the threshold is exceeded.

상기 표적(10)은, 상기 표적(10)에서 빛의 밝기를 감지하여 상기 표적(10)의 자동 점멸 또는 밝기 조절이 되도록 하는 조도 센서(11)와; 상기 표적(10)의 동작을 제어하는 컨트롤러(12)와; 상기 표적(10)에서 전기를 저장하도록 하는 리튬이온전지(13)와; 상기 표적(10)에서 자동 점멸되는 LED 소자(14)와; 상기 토탈 스테이션(30)에서 발사한 광파를 반사시키도록 상기 표적(10)에 설치된 반사시트(15);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.The target 10 includes an illumination sensor 11 for detecting the brightness of the light at the target 10 so as to automatically flash or adjust the brightness of the target 10; A controller (12) for controlling the operation of the target (10); A lithium ion battery (13) for storing electricity at the target (10); An LED element (14) flashing automatically at the target (10); And a reflective sheet 15 installed on the target 10 to reflect the light waves emitted from the total station 30.

상기 표적(10)은, 상기 표적(10)의 전면 중앙부에 상기 반사시트(15)를 부착하고, 상기 표적(10)의 상, 하, 좌, 및 우측에 상기 LED 소자(14)를 부착한 것을 특징으로 한다.The target 10 has the reflective sheet 15 attached to the front center portion of the target 10 and the LED element 14 attached to the upper, lower, left, and right sides of the target 10. It is characterized by.

상기 표적영상 처리부(20)는, 상기 표적영상 처리부(20)의 동작을 제어하는 제어부(21)와; 상기 제어부(21)의 제어를 받아 표적(10)을 촬영하는 카메라(22)와; 상기 카메라(22)에 설치되어 초점에 의해 3차원 절대위치와 자세를 측정하도록 하는 렌즈(23)와; 상기 표적영상 처리부(20)와 상기 토탈 스테이션(30) 사이의 무선통신을 처리하는 무선통신부(24)와; 상기 표적영상 처리부(20)에 전력을 공급하는 전력공급부(25);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.The target image processing unit 20 includes a control unit 21 for controlling the operation of the target image processing unit 20; A camera 22 photographing the target 10 under the control of the controller 21; A lens 23 installed at the camera 22 to measure a three-dimensional absolute position and posture by focus; A wireless communication unit 24 for processing wireless communication between the target image processing unit 20 and the total station 30; And a power supply unit 25 for supplying power to the target image processing unit 20.

상기 표적영상 처리부(20)는, 상기 제어부(21), 상기 카메라(22), 상기 렌즈(23), 상기 무선통신부(24), 상기 전력공급부(25)가 시건장치에 의해 하우징하여 구성된 것을 특징으로 한다.The target image processing unit 20 is characterized in that the control unit 21, the camera 22, the lens 23, the wireless communication unit 24, the power supply unit 25 is configured by the housing device. It is done.

상기 전력공급부(25)는, 태양광 충전 장치 또는 소형 풍력 발전기로 구성된 것을 특징으로 한다.The power supply unit 25 is characterized in that consisting of a solar charging device or a small wind generator.

상기 단 사진 측량 기반의 변위 측정을 통한 구조물 재해경보 시스템은, 상기 구조물로서 터널의 천단부의 변위량을 실시간으로 측정하여 모니터링하거나 또는 상기 구조물로서 급경사면의 변위량을 실시간으로 측정하여 모니터링하거나 또는 상기 구조물로서 옹벽과 흙막이 변위를 실시간으로 측정하여 모니터링하는데 적용되는 것을 특징으로 한다.The structure disaster warning system through the displacement measurement based on the single photogrammetry, the real-time measurement of the displacement amount of the top end of the tunnel as the structure or monitoring the displacement amount of the steep slope as the structure in real time, or as the structure Retaining wall and retaining wall is characterized in that it is applied to measure and monitor the displacement in real time.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 단 사진 측량 기반의 변위 측정을 통한 구조물 재해경보 방법을 보인 흐름도이고, 도 4는 도 3의 개념도이다.3 is a flowchart illustrating a structure disaster warning method using displacement measurement based on single photographic measurement according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a conceptual diagram of FIG. 3.

이에 도시된 바와 같이, 구조물에 표적(10)을 부착하여 상기 표적(10)의 위치를 토탈 스테이션(30)으로 측정하여 초기 기준값을 설정하는 제 1 단계(ST1)와; 표적영상 처리부(20)의 렌즈(23)의 3차원 절대위치와 자세를 측정하는 제 2 단계(ST2)와; 상기 표적영상 처리부(20) 내의 카메라(22)로 상기 표적(10)을 촬영하고 모니터링하여 상기 표적(10)의 변위량을 실시간으로 측정하는 제 3 단계(ST3)와; 상기 제 3 단계에서 실시간으로 측정한 변위량이 미리 설정한 한계치를 넘으면, 상기 토탈 스테이션(30)은 경보를 발령시키는 제 4 단계(ST4);를 포함하여 수행하는 것을 특징으로 한다.As shown here, a first step (ST1) of attaching a target (10) to the structure to measure the position of the target (10) with the total station (30) to set an initial reference value; A second step ST2 of measuring a three-dimensional absolute position and attitude of the lens 23 of the target image processor 20; A third step (ST3) of measuring the displacement amount of the target in real time by photographing and monitoring the target 10 with the camera 22 in the target image processor 20; If the amount of displacement measured in real time in the third step exceeds a preset threshold, the total station 30 is a fourth step (ST4) for alerting, characterized in that it comprises a.

상기 제 3 단계는, 상기 표적(10)의 변위량을 실시간으로 측정할 때, 상기 카메라(22)에 의해 촬영된 상기 표적(10)의 영상좌표와 상기 렌즈(23)의 3차원 절대좌표를 이용하고, 영상좌표 (x, y)와 3차원 절대좌표(X, Y, Z) 사이의 관계를 다음과 같은 공선조건식으로 구하며, In the third step, when the displacement amount of the target 10 is measured in real time, the image coordinates of the target 10 captured by the camera 22 and the three-dimensional absolute coordinates of the lens 23 are used. The relationship between the image coordinates (x, y) and the three-dimensional absolute coordinates (X, Y, Z) is obtained by the following collinear condition equation,

Figure 112010087846019-pat00003
Figure 112010087846019-pat00003

여기서, here,

Figure 112010087846019-pat00004
: 사진 중심점의 영상좌표(카메라 캘리브레이션으로 미리 결정함)
Figure 112010087846019-pat00004
: Image coordinate of photo center point (predetermined by camera calibration)

f : 카메라 렌즈의 초점거리(카메라 캘리브레이션으로 미리 결정함)f: Focal length of the camera lens (predetermined by camera calibration)

mij : 절대좌표계를 기준으로 사진좌표계의 3차원 회전량을 나타내는 회전행렬요소m ij : Rotation matrix element representing the three-dimensional rotation amount of the photo coordinate system with respect to the world coordinate system

Figure 112010087846019-pat00005
Figure 112010087846019-pat00005

Figure 112010087846019-pat00006
Figure 112010087846019-pat00006

Figure 112010087846019-pat00007
: 사진 중심점의 3차원 절대좌표
Figure 112010087846019-pat00007
: 3D absolute coordinate of the center of the picture

인 것을 특징으로 한다.
It is characterized by that.

본 발명에 의한 단 사진 측량 기반의 변위 측정을 통한 구조물 재해경보 시스템 및 그 방법은 다음과 같은 효과가 있다.Structure disaster warning system and method through the displacement measurement based on single photogrammetry according to the present invention has the following effects.

건설공사현장에서 발생하는 거푸집과 동바리 설치 부실, 콘크리트 타설시에 과도한 집중하중과 편심하중으로 인하여 발생하는 붕괴사고 그리고 터널 굴착공사시에 천단부 암반의 침하로 인한 낙반사고 및 급경사지의 사면붕괴 등으로 인하여 매년 막대한 산업재해가 발생하고 있는데, 본 발명은 인명 사망사고를 줄이기 위하여 계측이 필요한 구조물의 위치에 표적을 설치하고, 고해상도 CCD카메라로써 변위량을 측정하여 실시간으로 모니터링하고, 경보를 발령함으로써 안전하게 대피시킴으로써 건설공사현장의 인명피해사고를 방지하는 효과가 있으며, 지속적인 영상자료 확보를 통하여 현장상황 파악과 사고당시의 현황조사를 통한 사후 대책수립 등과 같은 현장 재해업무를 효과적으로 수행할 수 있게 된다.
Due to the failure of form and copper bar installation at the construction site, the collapse caused by excessive concentrated load and eccentric load during concrete placement, the fall accident due to the settlement of rock at the top of rock at the tunnel excavation, and the slope collapse of steep slope Due to the enormous industrial accidents occur every year, the present invention is installed in the target location of the structure that needs to be measured in order to reduce the death of people, the high-resolution CCD camera to measure the amount of displacement in real time monitoring and alerts to evacuate safely By doing so, it is effective to prevent casualty accidents at construction sites, and through on-going video data, it is possible to effectively carry out on-site disaster tasks such as grasping the on-site situation and establishing follow-up countermeasures through current status investigation at the time of the accident.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 단 사진 측량 기반의 변위 측정을 통한 구조물 재해경보 시스템의 블록구성도이다.
도 2는 도 1의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 단 사진 측량 기반의 변위 측정을 통한 구조물 재해경보 방법을 보인 흐름도이다.
도 4는 도 3의 개념도이다.
도 5는 표적의 제작과정을 보인 개념도이다.
도 6은 표적의 제작과정을 보인 것으로서, 숫자를 나타내는 독특한 무늬로 작성하고, 표적 중심점에 토탈 스테이션용 반사표적을 부착하는 예를 보인 개념도이다.
도 7은 단 사진에 의한 측정을 수행하는 공선조건식의 개념도이다.
도 8은 표식전면방향의 변위가 매우 작은 원인에 의해 계측하고자 하는 위치의 변위 특성상 해석 대상 위치좌표의 차원이 2차원으로 줄어들게 되는 현상을 설명하기 위한 개념도이다.
도 9는 단사진을 해석하여 표적의 3차원 변위를 정밀하게 계산하는 절차를 보인 개념도이다.
도 10은 터널의 천단부의 변위량을 실시간으로 측정하여 모니터링하기 위한 개념도이다.
도 11은 급경사면의 변위량을 실시간으로 측정하여 모니터링하기 위한 개념도이다.
도 12는 옹벽과 흙막이 변위를 실시간으로 측정하여 모니터링하기 위한 개념도이다.
도 13은 표적의 위치에 따른 경고음 발령 기준의 예를 보인 개념도이다.
1 is a block diagram of a structure disaster warning system through displacement measurement based on a single photographic survey according to an embodiment of the present invention.
2 is a conceptual diagram of FIG. 1.
3 is a flowchart illustrating a structure disaster warning method using displacement measurement based on single photographic surveying according to an exemplary embodiment of the present invention.
4 is a conceptual diagram of FIG. 3.
5 is a conceptual diagram showing a manufacturing process of the target.
6 is a conceptual diagram showing a manufacturing process of a target, which is made of a unique pattern representing a number, and an example of attaching a reflective station for a total station to a target center point.
7 is a conceptual diagram of collinear condition equation for performing measurement by single photograph.
8 is a conceptual diagram illustrating a phenomenon in which the dimension of the analysis target position coordinate is reduced to two dimensions due to the displacement characteristic of the position to be measured due to the very small displacement in the front surface of the mark.
9 is a conceptual diagram illustrating a procedure of precisely calculating a three-dimensional displacement of a target by analyzing a single photograph.
10 is a conceptual diagram for measuring and monitoring the displacement amount of the top end of the tunnel in real time.
11 is a conceptual diagram for measuring and monitoring the displacement amount of a steep slope in real time.
12 is a conceptual diagram for measuring and monitoring the retaining wall and the retaining wall displacement in real time.
13 is a conceptual diagram illustrating an example of a warning sound command criterion according to the position of a target.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 단 사진 측량 기반의 변위 측정을 통한 구조물 재해경보 시스템 및 그 방법의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있으며, 이에 따라 각 용어의 의미는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 할 것이다.When described in detail with reference to the accompanying drawings, a preferred embodiment of the structure disaster warning system and method through the displacement measurement based on a single photogrammetry according to the present invention configured as follows. In the following description of the present invention, detailed descriptions of well-known functions or configurations will be omitted if it is determined that the detailed description of the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention. It is to be understood that the following terms are defined in consideration of the functions of the present invention, and may be changed according to the intention of the user, the operator, or the precedent, and the meaning of each term should be interpreted based on the contents will be.

먼저 본 발명에서는 사진측량학 기술을 기반으로 동바리와 거푸집 붕괴, 터널의 천단부 암반낙반 및 급경사지의 사면붕괴 등과 관계있는 변위를 실시간으로 정밀하게 계측하여 모니터링함으로써 실시간 현장상황 파악과 사전 경보를 발령하고, 현장인력을 대피시켜 인명 사고를 줄이기 위한 기술을 제안한다.First, in the present invention, by measuring and monitoring in real time precisely the displacements related to the grouping and form collapse, rock mass breakup of the tunnel and slope collapse of the steep slope in real time based on the photogrammetry technology, and grasp the real-time field situation and advance warning, Propose technology to reduce human accidents by evacuating field personnel.

사진측량기술은 일반적으로 2대의 카메라를 설치하고, 카메라간의 거리(기선)를 정확하게 결정한 후에 일정부분을 중첩시켜 찰영한 후에 두 사진의 중첩된 부분을 사용하여 실체모델(Stereo model)을 형성하여 대상체의 위치를 측정하는 기술이다. 그러나 본 기술에서는 2대의 카메라를 사용하지 않고서 1대의 고해상도 디지털 카메라와 특별히 제작한 표적, 변위량을 측정할 수 있는 소프트웨어 등을 개발한 것이다. 또한, 실시간으로 측정된 변위량을 유ㅇ무선 통신을 통하여 사무실로 전송하고, 변위량이 허용치를 넘어서는 경우에는 자동으로 이상 지점을 모니터에 출력시키고, 경보를 발령하는 실시간 건설공사현장 재해 모니터링을 할 수 있도록 개발한 기술이다. Photogrammetry is generally installed two cameras, precisely determine the distance (baseline) between the cameras, and then overlapping and inspecting certain parts to form a stereo model using the overlapping parts of the two pictures It is a technique to measure the position of. However, in this technology, one high-resolution digital camera, a specially made target, and software for measuring displacement are developed without using two cameras. In addition, the displacement measured in real time is transmitted to the office through wired / wireless communication, and when the displacement exceeds the allowable value, an abnormal point is automatically output to the monitor, and a real-time construction site disaster monitoring is issued for alarm. It is a developed technology.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 단 사진 측량 기반의 변위 측정을 통한 구조물 재해경보 시스템의 블록구성도이고, 도 2는 도 1의 개념도이다.1 is a block diagram of a structural disaster warning system using displacement measurement based on single photographic measurement according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a conceptual diagram of FIG. 1.

먼저 표적(10)은 구조물에 설치되어 토탈 스테이션(30)에서 발사한 광파를 반사시키는 반사시트(15)를 구비한다.First, the target 10 includes a reflective sheet 15 installed in the structure to reflect the light waves emitted from the total station 30.

이러한 표적(10)에서 조도 센서(11)는 표적(10)에서 빛의 밝기를 감지하여 표적(10)의 자동 점멸 또는 밝기 조절이 되도록 한다. 또한 컨트롤러(12)는 표적(10)의 동작을 제어한다. 또한 리튬이온전지(13)는 표적(10)에서 전기를 저장하도록 한다. LED 소자(14)는 표적(10)에서 자동 점멸된다. 반사시트(15)는 토탈 스테이션(30)에서 발사한 광파를 반사시키도록 표적(10)에 설치된다.The illuminance sensor 11 at the target 10 detects the brightness of the light at the target 10 so as to automatically flash or adjust the brightness of the target 10. The controller 12 also controls the operation of the target 10. In addition, the lithium ion battery 13 stores electricity at the target 10. LED element 14 flashes automatically at target 10. The reflective sheet 15 is installed on the target 10 to reflect the light waves emitted from the total station 30.

또한 표적(10)은 표적(10)의 전면 중앙부에 반사시트(15)를 부착하고, 표적(10)의 상, 하, 좌, 및 우측에 LED 소자(14)를 부착하여 구성할 수 있다.In addition, the target 10 may be configured by attaching the reflective sheet 15 to the front center of the target 10, and attaching the LED element 14 to the upper, lower, left, and right sides of the target 10.

그리고 표적영상 처리부(20)는 표적(10)의 영상을 촬영하여 표적(10)에서 표시한 표식을 인식하고, 렌즈(23)의 초점의 3차원 절대위치와 자세를 측정하여 계산한다.The target image processor 20 captures an image of the target 10, recognizes a mark displayed by the target 10, and calculates and calculates a three-dimensional absolute position and attitude of the focal point of the lens 23.

이러한 표적영상 처리부(20)에서, 제어부(21)는 표적영상 처리부(20)의 동작을 제어한다. 카메라(22)는 제어부(21)의 제어를 받아 표적(10)을 촬영한다. 렌즈(23)는 카메라(22)에 설치되어 초점에 의해 3차원 절대위치와 자세를 측정하도록 한다. 무선통신부(24)는 표적영상 처리부(20)와 토탈 스테이션(30) 사이의 무선통신을 처리한다. 전력공급부(25)는 무선통신부(24)와; 표적영상 처리부(20)에 전력을 공급한다.In the target image processor 20, the controller 21 controls the operation of the target image processor 20. The camera 22 captures the target 10 under the control of the controller 21. Lens 23 is installed in the camera 22 to measure the three-dimensional absolute position and posture by the focus. The wireless communication unit 24 processes wireless communication between the target image processing unit 20 and the total station 30. The power supply unit 25 includes a wireless communication unit 24; Power is supplied to the target image processor 20.

또한 표적영상 처리부(20)는 제어부(21), 카메라(22), 렌즈(23), 무선통신부(24), 전력공급부(25)가 시건장치에 의해 하우징하여 구성된다.In addition, the target image processing unit 20 is configured by housing the control unit 21, the camera 22, the lens 23, the wireless communication unit 24, the power supply unit 25 by the locking device.

그리고 전력공급부(25)는 태양광 충전 장치 또는 소형 풍력 발전기 등으로 구성할 수 있다.And the power supply unit 25 may be configured as a solar charging device or a small wind generator.

또한 토탈 스테이션(30)은 표적영상 처리부(20)에서 인식한 표적(10)의 표식과 렌즈(23)의 초점의 3차원 절대위치와 자세를 이용하여 실시간으로 표적(10)의 변위량을 측정하고, 변위량이 한계치를 넘어서면 경보를 발령시킨다.In addition, the total station 30 measures the displacement amount of the target 10 in real time using the mark of the target 10 recognized by the target image processing unit 20 and the three-dimensional absolute position and posture of the focal point of the lens 23. If the displacement exceeds the limit, an alarm is triggered.

여기서 토탈 스테이션(30)이란 전자식 세오돌라이트(electronic theodolite)와 광파측거기(electro-optical instruments)가 하나의 기기로 통합되어 있어 측정한 자료를 빠른 시간 안에 처리하고, 결과를 출력하는 전자식 측거 및 측각기이다. 정확하고 재빠른 측정이 가능하며, 작고 가벼워 사용이 간편한 것이 특징이다. 토탈 스테이션(30)의 구조는 망원경의 상하 이동으로 생기는 연직각을 측정하는 연직각 검출부와 본체의 좌우 회전으로 생기는 수평각을 측정하는 수평각 검출부, 본체의 중심부에서 프리즘까지의 거리를 측정하는 거리 측정부, 본체의 수평을 측정하고 보정하는 틸팅 센서의 4가지 구조로 되어 있다. 본 발명에서 사용할 수 있는 토탈 스테이션(30)의 종류로는 광파측거기에 측각 기능을 부가한 광파측거기 주체형과 광학식 세오돌라이트에 광파측거기를 부착한 광학식 세오돌라이트 주체형, 전자식 세오돌라이트에 광파측거기를 부착한 전자식 세오돌라이트 주체형 등이 있다.Here, the total station 30 is an electronic theodolite and an electro-optical instrument integrated into a single device, so that the measured data can be processed quickly and the results are output. to be. Accurate and quick measurement is possible, and it is small and light and easy to use. The structure of the total station 30 includes a vertical angle detector for measuring the vertical angle caused by vertical movement of the telescope, a horizontal angle detector for measuring the horizontal angle caused by the left and right rotation of the main body, a distance measuring unit for measuring the distance from the center of the body to the prism, and the main body. There are four structures of tilting sensors that measure and correct the horizontal. The total station 30 that can be used in the present invention includes a conventional wave main filter type having an optical angle measuring device and an optical theodolite main body type and an electronic theodolite having an optical wave measuring device attached to the optical theodolite. Electronic theodolite main body type with a wave side filter.

이러한 단 사진 측량 기반의 변위 측정을 통한 구조물 재해경보 시스템은 구조물로서 터널의 천단부의 변위량을 실시간으로 측정하여 모니터링하거나 또는 구조물로서 급경사면의 변위량을 실시간으로 측정하여 모니터링하거나 또는 구조물로서 옹벽과 흙막이 변위를 실시간으로 측정하여 모니터링하는데 적용된다.The structure disaster warning system using displacement measurement based on single photogrammetry measures and monitors the displacement amount of the top end of the tunnel in real time as the structure, or monitors and measures the displacement amount of the steep slope in real time as the structure, or the retaining wall and the retaining wall displacement as the structure. It is applied to measure and monitor in real time.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 단 사진 측량 기반의 변위 측정을 통한 구조물 재해경보 방법을 보인 흐름도이고, 도 4는 도 3의 개념도이다.3 is a flowchart illustrating a structure disaster warning method using displacement measurement based on single photographic measurement according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a conceptual diagram of FIG. 3.

먼저 구조물에 표적(10)을 부착하여 표적(10)의 위치를 토탈 스테이션(30)으로 측정하여 초기 기준값을 설정한다(ST1).First, the target 10 is attached to the structure to measure the position of the target 10 by the total station 30 to set an initial reference value (ST1).

그리고 표적영상 처리부(20)의 렌즈(23)의 3차원 절대위치와 자세를 측정한다(ST2).The 3D absolute position and attitude of the lens 23 of the target image processor 20 are measured (ST2).

또한 표적영상 처리부(20) 내의 카메라(22)로 상기 표적(10)을 촬영하고 모니터링하여 표적(10)의 변위량을 실시간으로 측정한다(ST3).Also, the target 10 is photographed and monitored by the camera 22 in the target image processor 20 to measure the displacement amount of the target 10 in real time (ST3).

그래서 실시간으로 측정한 변위량이 미리 설정한 한계치를 넘으면, 토탈 스테이션(30)에서는 경보를 발령시키게 된다(ST4).Therefore, when the displacement measured in real time exceeds the preset threshold, the total station 30 issues an alarm (ST4).

도 5는 표적의 제작과정을 보인 개념도이다.5 is a conceptual diagram showing a manufacturing process of the target.

이러한 표적(10)은 조도센서(11), 컨트롤러(12), 리튬이온전지(13), LED 소자(14), 반시시트(15)가 포함되어 구성된다.The target 10 includes an illuminance sensor 11, a controller 12, a lithium ion battery 13, an LED element 14, and a half sheet 15.

그래서 표적(10)의 규격과 표시의 형태 및 토탈 스테이션(30)으로 측정할 수 있는 반사시트(15)를 표적(10)에 부착하여 3차원 위치좌표 (X, Y, Z)를 측정할 수 있도록 한다.Therefore, the three-dimensional position coordinates (X, Y, Z) can be measured by attaching the reflective sheet 15 to the target 10, which can be measured by the standard 10 and the shape of the target 10 and the total station 30. Make sure

도 6은 표적의 제작과정을 보인 것으로서, 숫자를 나타내는 독특한 무늬로 작성하고, 표적 중심점에 토탈 스테이션용 반사표적을 부착하는 예를 보인 개념도이다.6 is a conceptual diagram showing a manufacturing process of a target, which is made of a unique pattern representing a number, and an example of attaching a reflective station for a total station to a target center point.

예를 들어, 제어부(21)에 구비된 영상해석엔진에서 1번, 2번, 3번으로 인식하도록 독특한 무늬로 작성하고, 표적(10)의 중심적으로 토탈 스테이션(30)용 반사시트(15)를 부착한다.For example, in the image analysis engine provided in the control unit 21 to create a unique pattern to recognize as 1, 2, 3, and the reflective sheet 15 for the total station 30 as the center of the target 10 Attach.

도 7은 단 사진에 의한 측정을 수행하는 공선조건식의 개념도이다.7 is a conceptual diagram of collinear condition equation for performing measurement by single photograph.

그래서 표적영상 처리부(20)의 디지털 카메라(22)로 측정한 단 사진상의 영상에서 표적(10)의 위치 변화량을 결정할 수 있는 영상해석 모듈과 사진측량 엔진을 개발하여 실시간으로 변위량을 계측하는 개념을 도 7을 참조하여 수학적으로 설명하면 다음과 같다.Therefore, the concept of measuring the displacement amount in real time by developing an image analysis module and a photogrammetry engine that can determine the position change amount of the target 10 in the image on the single picture measured by the digital camera 22 of the target image processor 20 The mathematical description with reference to FIG. 7 is as follows.

먼저 표적(10)의 영상좌표 (x, y)와 렌즈(23) 초점의 3차원 절대좌표 (X, Y, Z) 사이의 관계를 다음과 같은 공선조건식으로 구한다.First, the relationship between the image coordinates (x, y) of the target 10 and the three-dimensional absolute coordinates (X, Y, Z) of the focal point of the lens 23 is obtained by the following collinear condition equation.

Figure 112010087846019-pat00008
Figure 112010087846019-pat00008

여기서, here,

Figure 112010087846019-pat00009
: 사진 중심점의 영상좌표(카메라 캘리브레이션으로 미리 결정함)
Figure 112010087846019-pat00009
: Image coordinate of photo center point (predetermined by camera calibration)

f : 카메라 렌즈의 초점거리(카메라 캘리브레이션으로 미리 결정함)f: Focal length of the camera lens (predetermined by camera calibration)

mij : 절대좌표계를 기준으로 사진좌표계의 3차원 회전량을 나타내는 회전행렬요소m ij : Rotation matrix element representing the three-dimensional rotation amount of the photo coordinate system with respect to the world coordinate system

이다.to be.

Figure 112010087846019-pat00010
Figure 112010087846019-pat00010

Figure 112010087846019-pat00011
Figure 112010087846019-pat00011

여기서,here,

Figure 112010087846019-pat00012
: 사진 중심점의 3차원 절대좌표
Figure 112010087846019-pat00012
: 3D absolute coordinate of the center of the picture

이다.to be.

이때 초기에 (XL, YL, ZL)와 mij는 미리 결정하므로 수학식 1에서 타깃의 3차원 변위해석을 위해 결정해야 하는 미지수는 (X, Y, Z)의 3개로 된다.At this time, since (X L , Y L , Z L ) and m ij are determined in advance, the unknowns to be determined for the three-dimensional displacement analysis of the target in Equation 1 become three of (X, Y, Z).

도 8은 표식전면방향의 변위가 매우 작은 원인에 의해 계측하고자 하는 위치의 변위 특성상 해석 대상 위치좌표의 차원이 2차원으로 줄어들게 되는 현상을 설명하기 위한 개념도이다.8 is a conceptual diagram illustrating a phenomenon in which the dimension of the analysis target position coordinate is reduced to two dimensions due to the displacement characteristic of the position to be measured due to the very small displacement in the front surface of the mark.

그래서 도 8에서와 같이, 계측하고자 하는 위치에 부착된 표적(10)의 변위가 표적(10)의 전면방향으로 거의 일어나지 않는다고 가정하면, 즉 표적(10)의 변위가 계측하고자 하는 위치와 연직한 평면상에서 움직인다고 가정하면, 수학식 1의 (X, Y, Z)의 미지수 중에서 1개의 미지수를 기지값으로 전환할 수 있다.Thus, as shown in FIG. 8, assuming that the displacement of the target 10 attached to the position to be measured hardly occurs in the front direction of the target 10, that is, the displacement of the target 10 is perpendicular to the position to be measured. Assuming that it moves on a plane, one unknown among the unknowns of (X, Y, Z) in Equation 1 can be converted to a known value.

결과적으로 1개 영상에서 표적 중심의 영상좌표를 자동으로 획득하면 수학식 1에 표시한 2개의 식을 형성할 수 있고, 미지수가 (X, Y, Z) 중에서 2개가 되므로 두 식을 해석하여 3차원 절대 변위량을 계산할 수 있다. 일반적인 사진측량에서는 표적을 2대의 카메라로 중복 촬영하여 2개의 영상좌표와 2개의 수학식 1, 즉 4개의 식을 형성하는 방법으로 3개의 미지수를 결정하지만, 본 발명에서처럼 변위가 발생하는 차원을 2개로 한정시키면 단 사진 해석만으로도 정확한 변위 측정이 가능하다.As a result, when the image coordinates of the target center are automatically acquired from one image, two equations shown in Equation 1 can be formed, and the unknowns become two of (X, Y, Z). The absolute absolute displacement can be calculated. In the general photogrammetry, three unknowns are determined by overlapping a target with two cameras and forming two image coordinates and two equations 1, that is, four equations. When limited to a dog, accurate displacement measurements can be made using only a photographic analysis.

도 9는 이러한 단사진을 해석하여 표적의 3차원 변위를 정밀하게 계산하는 절차를 보인 개념도이다.9 is a conceptual diagram illustrating a procedure of precisely calculating a three-dimensional displacement of a target by analyzing such a single photograph.

그래서 도 9에서와 같이, 우선 구조물에 장착된 타깃을 3Hz 이상의 빈도로 CCD 카메라로써 촬영하고, 촬영된 영상에서 표적을 자동 인식하여 영상좌표를 추출한다. 이어서 초기에 토탈 스테이션으로 측정하여 둔 초기 기준값과 비교하여 변위량을 계산하고, 단 사진 해석을 통한 실측좌표를 계산한다.Thus, as shown in Figure 9, first, the target mounted on the structure is photographed with a CCD camera at a frequency of 3Hz or more, and the image coordinates are extracted by automatically recognizing the target from the photographed image. Subsequently, the displacement amount is calculated by comparing with the initial reference value measured by the total station at first, and the actual coordinates are calculated through the photo analysis.

도 10은 터널의 천단부의 변위량을 실시간으로 측정하여 모니터링하기 위한 개념도이고, 도 11은 급경사면의 변위량을 실시간으로 측정하여 모니터링하기 위한 개념도이며, 도 12는 옹벽과 흙막이 변위를 실시간으로 측정하여 모니터링하기 위한 개념도이다.FIG. 10 is a conceptual diagram for measuring and monitoring the displacement amount of the top end of the tunnel in real time, and FIG. 11 is a conceptual diagram for measuring and monitoring the displacement amount of the steep slope in real time, and FIG. 12 is a real-time measurement for monitoring the displacement of the retaining wall and the retaining wall. It is a conceptual diagram to do.

또한 도 13은 표적의 위치에 따른 경고음 발령 기준의 예를 보인 개념도이다.FIG. 13 is a conceptual diagram illustrating an example of a warning sound command criterion according to a target position.

그래서 동바리 계측의 경우에 경보발령을 위한 변위량의 기준값은 내진설계시 1% 이내의 층간변위허용(내진특등급)에 기준하도록 되어 있으며, 건축구조기준의 허용오차는 h/300(수직부재) 즉, 0.3%의 중간값을 규정하고 있다. 그러나 수직부재의 허용오차는 당장 거푸집의 붕괴로까지는 이어지지 않으므로 굳지 않은 콘크리트의 특성상 1%의 층간변위시에 붕괴가 발생할 수 있다. 따라서 안전율을 고려하여 층간변위가 0.5% 이상인 경우에 경보를 발령하도록 하였다. 즉, 건물의 층고가 3.0m이고, 표적의 위치가 2.0m인 경우에는 1cm의 변위가 발생하면 경고음을 발령하도록 하였다. 표적의 위치가 3.0m인 경우에는 변위가 1.5cm 발생하면 경고음을 발령하도록 하였다.Therefore, in the case of the measurement of moving parts, the reference value of displacement for alarm is based on the tolerance of interlayer displacement within 1% (seismic special class) in seismic design, and the tolerance of building structural standard is h / 300 (vertical member). A median of 0.3% is specified. However, the tolerance of the vertical member does not lead to the collapse of the formwork at the moment, so the collapse may occur at 1% interlayer displacement due to the characteristics of the unconsolidated concrete. Therefore, in consideration of safety factor, an alarm is issued when the displacement is over 0.5%. That is, when the height of the building is 3.0m and the target position is 2.0m, a warning sound is issued when a displacement of 1 cm occurs. When the target position is 3.0m, the warning sound is issued when the displacement occurs 1.5cm.

터널의 천단부와 급경사면 및 흙막이공의 경우에는 시간에 따라서 변위되는 속도를 고려하여 현장여건 즉, 암반, 토사의 종류에 따라서 현장상황을 고려하여 결정하는 것으로 하여 현장에서 기준값을 설정하도록 하였다.In the case of the top end of the tunnel, steep slope and earthwork, the reference value was set by considering the site conditions according to the site conditions, that is, the type of rock and soil.

또한 터널현장에서는 천단부 높이와 암반특성을 고려하고, 급경사면은 사면의 높이, 경사도, 토사의 종류와 입자 등을 고려하여 결정하도록 하였다.In addition, in the tunnel site, the top height and rock characteristics were considered, and the steep slope was determined in consideration of the slope height, the slope, the type and particle of the soil.

또한 흙막이공사 현장은 흙막이의 높이, 흙막이 재질 및 지반의 압밀도 등을 고려하여 결정하도록 하였다.In addition, the site for the earthquake construction was determined in consideration of the height of the earth, the material of the earth and the density of the ground.

이처럼 본 발명은 사진측량학적 해석이론에 근거하여 단 사진의 기하학적 특성과 영상처리 기술을 접목하여 건설공사현장에서 발생하는 터널 천단부의 암반의 낙반, 동바리와 거푸집 붕괴, 옹벽과 흙막이 전도 및 급경사면의 붕괴와 관계된 변위량을 정밀하게 측정하고, 이를 유·무선통신을 이용하여 전송하며, 전송된 변위량을 분석하여 실시간으로 경보를 발령함으로써 건설현장에서 발생하는 인명피해사고를 예방하게 되는 것이다.As such, the present invention is based on photogrammetric analysis theory and combines the geometrical characteristics of single photographs with image processing techniques to create rock fall, tunnel and form collapse, retaining wall and retaining wall, and steep slope of tunnel top. It measures precisely the displacement amount related to the collapse, transmits it using wired / wireless communication, analyzes the transmitted displacement amount, and issues an alarm in real time to prevent casualties occurring at the construction site.

이상에서 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술적 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Although the present invention has been described in more detail with reference to the examples, the present invention is not necessarily limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be interpreted by the claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 표적
11 : 조도 센서
12 : 컨트롤러
13 : 축전지
14 : LED 소자
15 : 반사시트
20 : 표적영상 처리부
21 : 제어부
22 : 카메라
23 : 렌즈
24 : 무선통신부
25 : 전력공급부
30 : 토탈 스테이션
Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10: target
11: illuminance sensor
12: controller
13: storage battery
14 LED device
15: reflective sheet
20: target image processing unit
21: control unit
22: camera
23: lens
24: wireless communication unit
25: power supply unit
30: total station

Claims (9)

구조물에 설치되어 토탈 스테이션(30)에서 발사한 광파를 반사시키는 반사시트(15)를 구비한 표적(10)과;
상기 표적(10)의 영상을 촬영하여 상기 표적(10)에서 표시한 표식을 인식하고, 렌즈(23)의 초점의 3차원 절대위치와 자세를 측정하여 계산하는 표적영상 처리부(20)와;
상기 표적영상 처리부(20)에서 인식한 상기 표적(10)의 표식과 상기 렌즈(23)의 초점의 3차원 절대위치와 자세를 이용하여 실시간으로 상기 표적(10)의 변위량을 측정하고, 변위량이 한계치를 넘어서면 경보를 발령시키는 토탈 스테이션(30);을 포함하며,
상기 표적(10)은,
상기 표적(10)에서 빛의 밝기를 감지하여 상기 표적(10)의 자동 점멸 또는 밝기 조절이 되도록 하는 조도 센서(11)와;
상기 표적(10)의 동작을 제어하는 컨트롤러(12)와;
상기 표적(10)에서 전기를 저장하도록 하는 리튬이온전지(13)와;
상기 표적(10)에서 자동 점멸되는 LED 소자(14)와;
상기 토탈 스테이션(30)에서 발사한 광파를 반사시키도록 상기 표적(10)에 설치된 반사시트(15);
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 단 사진 측량 기반의 변위 측정을 통한 구조물 재해경보 시스템.
A target 10 installed on the structure and having a reflection sheet 15 for reflecting light waves emitted from the total station 30;
A target image processor (20) for capturing an image of the target (10) to recognize a mark displayed by the target (10), and measuring and calculating a three-dimensional absolute position and attitude of the focal point of the lens (23);
The displacement amount of the target 10 is measured in real time by using the mark of the target 10 recognized by the target image processor 20 and the three-dimensional absolute position and posture of the focal point of the lens 23, and the displacement amount It includes; a total station 30 for generating an alarm when the threshold is exceeded,
The target 10,
An illumination sensor 11 for detecting the brightness of light at the target 10 so as to automatically flash or adjust the brightness of the target 10;
A controller (12) for controlling the operation of the target (10);
A lithium ion battery (13) for storing electricity at the target (10);
An LED element (14) flashing automatically at the target (10);
A reflection sheet 15 installed on the target 10 to reflect light waves emitted from the total station 30;
Structural disaster alarm system through the displacement measurement based on single photogrammetry, characterized in that configured to include.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 표적(10)은,
상기 표적(10)의 전면 중앙부에 상기 반사시트(15)를 부착하고, 상기 표적(10)의 상, 하, 좌, 및 우측에 상기 LED 소자(14)를 부착한 것을 특징으로 하는 단 사진 측량 기반의 변위 측정을 통한 구조물 재해경보 시스템.
The method according to claim 1,
The target 10,
Short photogrammetry characterized in that the reflective sheet 15 is attached to the front center portion of the target 10, and the LED element 14 is attached to the upper, lower, left and right sides of the target 10. Structural Disaster Alarm System by Measuring Displacement Based
청구항 1에 있어서,
상기 표적영상 처리부(20)는,
상기 표적영상 처리부(20)의 동작을 제어하는 제어부(21)와;
상기 제어부(21)의 제어를 받아 표적(10)을 촬영하는 카메라(22)와;
상기 카메라(22)에 설치되어 초점에 의해 3차원 절대위치와 자세를 측정하도록 하는 렌즈(23)와;
상기 표적영상 처리부(20)와 상기 토탈 스테이션(30) 사이의 무선통신을 처리하는 무선통신부(24)와;
상기 표적영상 처리부(20)에 전력을 공급하는 전력공급부(25);
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 단 사진 측량 기반의 변위 측정을 통한 구조물 재해경보 시스템.
The method according to claim 1,
The target image processing unit 20,
A controller 21 for controlling an operation of the target image processor 20;
A camera 22 photographing the target 10 under the control of the controller 21;
A lens 23 installed at the camera 22 to measure a three-dimensional absolute position and posture by focus;
A wireless communication unit 24 for processing wireless communication between the target image processing unit 20 and the total station 30;
A power supply unit 25 for supplying power to the target image processor 20;
Structural disaster alarm system through the displacement measurement based on single photogrammetry, characterized in that configured to include.
청구항 4에 있어서,
상기 표적영상 처리부(20)는,
상기 제어부(21), 상기 카메라(22), 상기 렌즈(23), 상기 무선통신부(24), 상기 전력공급부(25)가 시건장치에 의해 하우징하여 구성된 것을 특징으로 하는 단 사진 측량 기반의 변위 측정을 통한 구조물 재해경보 시스템.
The method according to claim 4,
The target image processing unit 20,
Short measurement measurement-based displacement measurement, characterized in that the control unit 21, the camera 22, the lens 23, the wireless communication unit 24, the power supply unit 25 is configured by housing by a test device Structural Disaster Alarm System.
청구항 5에 있어서,
상기 전력공급부(25)는,
태양광 충전 장치 또는 소형 풍력 발전기로 구성된 것을 특징으로 하는 단 사진 측량 기반의 변위 측정을 통한 구조물 재해경보 시스템.
The method according to claim 5,
The power supply unit 25,
Structural disaster warning system using displacement measurement based on single photogrammetry, characterized in that it consists of a solar charging device or a small wind generator.
청구항 1 또는 청구항 3 내지 청구항 6 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 단 사진 측량 기반의 변위 측정을 통한 구조물 재해경보 시스템은,
상기 구조물로서 터널의 천단부의 변위량을 실시간으로 측정하여 모니터링하거나 또는 상기 구조물로서 급경사면의 변위량을 실시간으로 측정하여 모니터링하거나 또는 상기 구조물로서 옹벽과 흙막이 변위를 실시간으로 측정하여 모니터링하는데 적용되는 것을 특징으로 하는 단 사진 측량 기반의 변위 측정을 통한 구조물 재해경보 시스템.
The method according to claim 1 or any one of claims 3 to 6,
Structure disaster warning system through the displacement measurement based on the single photogrammetry,
It is applied to measure and monitor the displacement amount of the top end portion of the tunnel in real time as the structure, or to measure the displacement amount of the steep slope in real time as the structure, or to measure and monitor the displacement of the retaining wall and the retaining wall as the structure in real time. Structural disaster warning system using displacement measurement based on single photogrammetry.
구조물에 표적(10)을 부착하여 상기 표적(10)의 위치를 토탈 스테이션(30)으로 측정하여 초기 기준값을 설정하는 제 1 단계(ST1)와;
표적영상 처리부(20)의 렌즈(23)의 3차원 절대위치와 자세를 측정하는 제 2 단계(ST2)와;
상기 표적영상 처리부(20) 내의 카메라(22)로 상기 표적(10)을 촬영하고 모니터링하여 상기 표적(10)의 변위량을 실시간으로 측정하는 제 3 단계(ST3)와;
상기 제 3 단계에서 실시간으로 측정한 변위량이 미리 설정한 한계치를 넘으면, 상기 토탈 스테이션(30)은 경보를 발령시키는 제 4 단계(ST4);
를 포함하여 수행하는 것을 특징으로 하는 단 사진 측량 기반의 변위 측정을 통한 구조물 재해경보 방법.
A first step (ST1) of attaching a target (10) to the structure to measure the position of the target (10) with a total station (30) to set an initial reference value;
A second step ST2 of measuring a three-dimensional absolute position and attitude of the lens 23 of the target image processor 20;
A third step (ST3) of measuring the displacement amount of the target in real time by photographing and monitoring the target 10 with the camera 22 in the target image processor 20;
A fourth step (ST4) in which the total station (30) issues an alarm if the displacement amount measured in real time in the third step exceeds a preset threshold;
Structural disaster alert method through the displacement measurement based on a single photogrammetry, characterized in that performed to include.
청구항 8에 있어서,
상기 제 3 단계는,
상기 표적(10)의 변위량을 실시간으로 측정할 때, 상기 카메라(22)에 의해 촬영된 상기 표적(10)의 영상좌표와 상기 렌즈(23)의 3차원 절대좌표를 이용하고, 영상좌표 (x, y)와 3차원 절대좌표(X, Y, Z) 사이의 관계를 다음과 같은 공선조건식으로 구하며,
Figure 112010087846019-pat00013

여기서,
Figure 112010087846019-pat00014
: 사진 중심점의 영상좌표(카메라 캘리브레이션으로 미리 결정함)
f : 카메라 렌즈의 초점거리(카메라 캘리브레이션으로 미리 결정함)
mij : 절대좌표계를 기준으로 사진좌표계의 3차원 회전량을 나타내는 회전행렬요소
Figure 112010087846019-pat00015

Figure 112010087846019-pat00016

Figure 112010087846019-pat00017
: 사진 중심점의 3차원 절대좌표
인 것을 특징으로 하는 단 사진 측량 기반의 변위 측정을 통한 구조물 재해경보 방법.
The method according to claim 8,
The third step,
When the displacement amount of the target 10 is measured in real time, the image coordinate (x) of the target 10 captured by the camera 22 and the three-dimensional absolute coordinates of the lens 23 are used. , y) and the three-dimensional world coordinates (X, Y, Z) are obtained by the collinear condition equation
Figure 112010087846019-pat00013

here,
Figure 112010087846019-pat00014
: Image coordinate of photo center point (predetermined by camera calibration)
f: Focal length of the camera lens (predetermined by camera calibration)
m ij : Rotation matrix element representing the three-dimensional rotation amount of the photo coordinate system with respect to the world coordinate system
Figure 112010087846019-pat00015

Figure 112010087846019-pat00016

Figure 112010087846019-pat00017
: 3D absolute coordinate of the center of the picture
Structural disaster alert method through the displacement measurement based on single photogrammetry, characterized in that.
KR1020100139612A 2010-12-30 2010-12-30 System and method for disaster alarm of structure by displacement based on single photogrammetry KR101028136B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100139612A KR101028136B1 (en) 2010-12-30 2010-12-30 System and method for disaster alarm of structure by displacement based on single photogrammetry

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100139612A KR101028136B1 (en) 2010-12-30 2010-12-30 System and method for disaster alarm of structure by displacement based on single photogrammetry

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101028136B1 true KR101028136B1 (en) 2011-04-08

Family

ID=44049868

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100139612A KR101028136B1 (en) 2010-12-30 2010-12-30 System and method for disaster alarm of structure by displacement based on single photogrammetry

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101028136B1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200469711Y1 (en) 2012-04-13 2013-11-04 주식회사 이제이텍 target for survey
KR101379237B1 (en) 2013-04-17 2014-04-02 손인규 Infrastructure safety management method by image analysis
KR20160042687A (en) 2014-10-10 2016-04-20 한국건설기술연구원 Disaster prevention system and method
KR101837269B1 (en) * 2016-04-27 2018-03-09 한국과학기술원 Coordination guide method and system based on multiple marker
KR20210124637A (en) 2020-04-07 2021-10-15 (주)대우건설 System for real-time monitoring collapse risk of support and Method thereof

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050030067A (en) * 2003-09-24 2005-03-29 이제선 Displacement measuring system
KR20100026004A (en) * 2008-08-29 2010-03-10 한국과학기술원 System for measuring absolute displacement of structure

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050030067A (en) * 2003-09-24 2005-03-29 이제선 Displacement measuring system
KR20100026004A (en) * 2008-08-29 2010-03-10 한국과학기술원 System for measuring absolute displacement of structure

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200469711Y1 (en) 2012-04-13 2013-11-04 주식회사 이제이텍 target for survey
KR101379237B1 (en) 2013-04-17 2014-04-02 손인규 Infrastructure safety management method by image analysis
WO2014171661A1 (en) * 2013-04-17 2014-10-23 Son In Gyu Facility safety management method by image measurement
KR20160042687A (en) 2014-10-10 2016-04-20 한국건설기술연구원 Disaster prevention system and method
KR101837269B1 (en) * 2016-04-27 2018-03-09 한국과학기술원 Coordination guide method and system based on multiple marker
KR20210124637A (en) 2020-04-07 2021-10-15 (주)대우건설 System for real-time monitoring collapse risk of support and Method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101007984B1 (en) Apparatus and method for measuring horizontal and vertical vibration and deflection of transmission line
KR101028136B1 (en) System and method for disaster alarm of structure by displacement based on single photogrammetry
CN106061836B (en) Control device, imaging device, control method, imaging method, and computer program
CN106062510B (en) Information processing apparatus, information processing method, and computer program
KR101301453B1 (en) The apparatus and method of monitoring with terrestrial lidar and reflectless totalstation
JP5631688B2 (en) A slope change monitoring method using a ground-based 3D laser scanner without a target.
CN109373980B (en) Monitoring method and system based on video monitoring measuring instrument and inclinometry terminal
JP2016180681A (en) Ground collapse detection system
CN103808271A (en) Method and device for remotely measuring cracks
CN111246060A (en) Control device and control method for an aircraft device
JP6507268B2 (en) Photography support apparatus and photography support method
JP2012225111A (en) Device for detecting operator around construction vehicle
CN107063137A (en) A kind of dam based on unmanned plane inrushes areal calculation and emergent treatment system
KR102554731B1 (en) A mobile safety box for integrated safety management at construction sites
JP6600252B2 (en) Displacement monitoring device for tunnel face
US10954648B1 (en) Multi-sensor manhole survey
KR20160104948A (en) Portable guerrilla sensor and real-time slope monitoring system using the same
CN115597659A (en) Intelligent safety management and control method for transformer substation
KR100935898B1 (en) Automatic displacement detecting apparatus and method, and slop maintenance and management system and method using the same
KR20060083076A (en) Construction monitoring system
JP7097565B2 (en) Monitoring device and monitoring method
JP2012103009A (en) Position change monitor and position change monitoring system including the same
CN205920567U (en) Interim transfer sediment field automatic monitoring system
JP3819289B2 (en) Monitoring device
CN106303412A (en) Refuse dump displacement remote real time monitoring apparatus and method based on monitoring image

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140402

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160401

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170519

Year of fee payment: 7

LAPS Lapse due to unpaid annual fee