KR101034302B1 - 통합형 하수관거 정비 시스템 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

하수관거 내부의 CCTV 조사, 슬러지 준설 및 변형률 측정이 동시에 가능하게 함으로써, 하수관거를 효율적으로 유지 관리할 수 있는 통합형 하수관거 정비 시스템 및 그 방법이 제공된다. 통합형 하수관거 정비 시스템은, 하수관거 내부를 이동하면서 하수관거 내부를 촬영하고, 촬영 화면에 근거하여 하수관거 내부의 슬러지를 준설하며, 슬러지가 준설된 하수관거의 변형률을 측정하는 하수관거 정비 장치; 하수관거 정비 장치에 연결되어, 하수관거 정비 장치에 제어 데이터, 고압수 및 동력을 공급하고, 하수관거 정비 장치에서 촬영된 하수관거 촬영 화면 및 변형률 측정 데이터를 수신하여 처리하는 하수관거 정비 지원장치; 및 제어 및 측정 데이터, 동력 및 고압수가 제공될 수 있도록 하수관거 정비 장치 및 하수관거 정비 지원장치를 상호 연결하는 연결 라인을 포함한다. 이때, 하수관거 정비 장치는, 몸체; 몸체의 전면에 형성되며, 하수관거 내부를 촬영하는 촬영부; 촬영된 화면에 근거하여 하수관거의 슬러지를 준설하는 준설부; 몸체의 후면에 형성되며, 슬러지가 준설된 하수관거 내부의 변형률을 측정하는 변형률 측정부; 및 하수관거 정비 장치를 하수관거 내부의 전후로 주행시키는 주행부를 포함할 수 있다.

하수관거, 정비, 통합형, CCTV 조사, 준설, 변형률 측정

Description

통합형 하수관거 정비 시스템 및 그 방법{Unified system for maintaining sewer pipe, and method thereof}

본 발명은 하수관거 정비를 위한 통합형 자동화 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 하수관거의 유지관리를 위한 CCTV 조사, 슬러지 준설, 변형률 측정이 동시에 가능한 통합형 하수관거 정비 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

하수도 산업은 쾌적하고 안전한 생활을 영위하기 위한 필수 고려사항으로 침수 피해 등의 국가 재난과 지역 환경을 개선하기 위한 중요한 역할을 하고 있다. 일반적으로, 하수관거는 지하에 매설되어 시공되기 때문에, 일단 시공한 후에는 하수관거 상태에 대한 검사나 기능 확인에 어려움이 따른다.

이에 따라 하수관거 정비 사업을 수행함에 있어서 하수관거의 준설 및 내부 조사(육안조사 또는 CCTV 조사), 시공 후 연성관 변형률 측정 등이 필수적으로 실시되고 있으나, 이러한 모든 과정에 각 단계별로 인원 및 장비를 투입하고 있는 실정이다. 즉, 현재 하수관거 정비를 위해서는 준설 작업 및 내부 CCTV 조사, 변형률 측정을 위하여 각각의 용도에 맞는 별도의 장비를 활용해야 하며, 이러한 장비를 모두 갖춘 업체가 일괄적으로 작업을 추진하고 있는 실정이다.

예를 들면, 하수관거의 CCTV 조사 작업은 개량 공사 또는 준설 후에, 하수관거의 이상 유무 조사, 불명 침입수의 원인 규명, 폐수 무단 방류 실태 조사, 시가지 침수 또는 도로함몰 원인 조사 등의 용도로 시행되고 있으며, 카메라가 설치된 촬영기기를 통하여 작업이 이루어지고 있다.

또한, 하수관거 준설 작업은 고압분사식 젯-클리너(Jet-Cleaner) 장비 차량과 물탱크 차량이 각각 조를 이루어 작업하는 방법으로서, 하수관거 내에 퇴적되어 쌓여 있는 각종 침전물이 젯-클리너에서 분사되는 고압수에 의해 제거된 후, 반대 방향으로 밀려나와 맨홀에 퇴적되는 물질을 흡입 처리하는 과정으로 이루어지고 있다.

또한, 하수관거의 변형률 측정은, 변형률 측정에 앞서서 하수관거 준설 및 세정이 선행되며, 이후 변형률 측정 장비를 투입하여 하수관거의 변형을 확인하며, 이에 따라 하수관거의 재시공 또는 보수 등의 조치 여부를 결정하게 된다.

그러나 현행의 하수관거 유지관리 시스템은 하수도관의 유지관리 작업이 필요에 따라 조사, 준설 및 보수 등이 개별적으로 시행되고 있기 때문에 전체적인 유지관리 프로세스가 매우 비효율적이라는 문제점이 있다. 즉, 현행의 하수관거 유지관리 시스템에 있어서, CCTV 조사는 하수관거 준설 후에, 또는 필요에 따라 준설 전에 시행되고 있고, 또한, 변형률 측정을 위해서는 하수관거 준설이 선행되는 등 각각의 작업들이 깊은 연관성이 있음에도 이들이 하나의 시스템으로 통합적으로 이루어지지 않고 있다.

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 하수관거 내부의 CCTV 조사, 슬러지 준설 및 변형률 측정이 동시에 가능하게 함으로써, 하수관거를 효율적으로 유지 관리할 수 있는 통합형 하수관거 정비 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 접근이 불가한 하수관거에 CCTV 카메라를 이용하여 하수관거 상태를 확인하고, 하수관거의 각종 퇴적물 또는 침전물을 고압 분사식 젯-클리너(Jet-Cleaner)를 이용하여 신속하게 준설할 수 있는 통합형 하수관거 정비 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 연성관인 하수관거의 변형량을 레이저 방식으로 측정하고, 그 조사 결과를 그래프 및 수치로 영상 시스템에 출력할 수 있는 통합형 하수관거 정비 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, CCTV 조사 영상의 이미지 프로세싱을 통해 품질을 자동으로 제어할 수 있는 통합형 하수관거 정비 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 관경, 준설량 등의 작업 여건에 따라 용이하게 제어할 수 있는 통합형 하수관거 정비 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 통합형 하수관거 정비 시스템은, 하수관거 내부를 이동하면서 상기 하수관거 내부를 촬영하고, 상기 촬영 화면에 근거하여 상기 하수관거 내부의 슬러지를 준설하며, 상기 슬러지가 준설된 상기 하수관거의 변형률을 측정하는 하수관거 정비 장치; 상기 하수관거 정비 장치에 연결되어, 상기 하수관거 정비 장치에 제어 데이터, 고압수 및 동력을 공급하고, 상기 하수관거 정비 장치에서 촬영된 하수관거 촬영 화면 및 상기 변형률 측정 데이터를 수신하여 처리하는 하수관거 정비 지원장치; 및 상기 제어 및 측정 데이터, 동력 및 고압수가 제공될 수 있도록 상기 하수관거 정비 장치 및 상기 하수관거 정비 지원장치를 상호 연결하는 연결 라인을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 하수관거 정비 장치는, 몸체; 상기 몸체의 전면에 형성되며, 상기 하수관거 내부를 촬영하는 촬영부; 상기 몸체의 전면에 형성되며, 상기 촬영된 화면에 근거하여 상기 하수관거의 슬러지를 준설하는 준설부; 상기 몸체의 후면에 형성되며, 상기 슬러지가 준설된 하수관거 내부의 변형률을 측정하는 변형률 측정부; 및 상기 몸체의 측면에 형성되어 상기 하수관거 정비 장치를 상기 하수관거 내부의 전후로 주행시키는 주행부를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 주행부는 상기 하수관거의 관벽을 따라 주행하는 캐터필러일 수 있고, 상기 캐터필러는 상기 고압수의 분사에 따른 반발력으로 상기 하수관거 정비 장치가 뒤쪽으로 밀리지 않도록 상기 몸체 측면의 4 위치에 부착되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 준설부는 젯-클리너 방식의 고압수 분사 노즐일 수 있고, 상기 고압수 분사 노즐은, 상기 하수관거의 상부 및 측면 소수 배치되고, 상기 하수관거의 하부에 다수 배치되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 몸체 및 상기 주행부 사이에 연결되어 상기 하수관거의 내부 반경에 따라 수축 또는 이완되는 완충부를 추가로 포함할 수 있고, 상기 완충부는 유압식 쇼크업소버(Shock Absorber) 형태의 다리인 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 하수관거 정비 지원장치는, 상기 CCTV 조사 작업현황 파악, 조사 영상의 저장 및 출력, 영상분석을 통한 품질제어 기능을 수행할 수 있는 컴퓨터 시스템을 포함할 수 있고, 상기 컴퓨터 시스템은, 조사대상 하수관거에 대한 기본정보의 입력, 촬영 영상의 실시간 모니터링, 돌발 상황 발생 시 알림 기능 및 실시간 품질 데이터를 분석할 수 있는 외업용 프로그램, 및 촬영 영상 및 획득 데이터를 재생, 저장 및 분석할 수 있는 내업용 프로그램에 의해 운용되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 연결 라인은, 상기 하수관거 정비 지원장치의 제어 데이터를 상기 하수관거 정비 장치에 전달하고, 상기 하수관거 정비 장치에서 촬영된 촬영 데이터 및 변형률 측정 데이터를 상기 하수관거 정비 지원장치에 전달하는 데이터 전송선; 상기 하수관거 정비 장치의 하수관거 준설시, 상기 하수관거 정비 지원장치의 고압수 탱크에 저장된 고압수를 상기 하수관거 정비 장치에 공급하는 고압수 공급선; 및 상기 하수관거 정비 장치의 주행부가 주행할 수 있도록 상기 하수관거 정비 지원장치로부터 상기 하수관거 정비 장치의 주행부에 동력을 전달하는 동력 공급선을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 하수관거 정비 지원장치는 정비 작업 특성에 따라 상기 하수관거 정비 장치의 조종을 적응형(Adaptive) 방식에 따라 원격 수동모드 또는 자동모드로 전환할 수 있는 것을 특징으로 한다.

한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 통합형 하수관거 정비 방법은, 하수관거 정비 장치 및 하수관거 정비 지원장치로 구성된 통합형 하수관거 정비 시스템에 따른 하수관거 정비 방법에 있어서, a) 상기 하수관거 정비 장치를 하수관거 내부로 이송하여 정렬하는 단계; b) 상기 하수관거 정비 장치를 상기 하수관거의 관벽을 따라 주행시키는 단계; c) 상기 하수관거의 내부를 촬영하는 단계; d) 상기 촬영된 하수관거의 내부 화면에 근거하여 상기 하수관거 정비 지원장치로부터 제공되는 고압수를 사용하여 상기 하수관거를 준설하는 단계; 및 e) 상기 준설된 하수관거의 변형률을 측정하는 단계를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 a) 단계는 상기 하수관거의 반경에 대응하여 상기 하수관거 정비 장치의 주행부가 상기 하수관거의 관벽에 도달할 때까지 이완시키는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 c) 단계는, c-1) 상기 하수관거 정비 장치에 장착된 CCD 카메라를 위치를 조절하는 단계; c-2) 상기 CCD 카메라를 사용하여 상기 하수관거의 내부를 촬영하는 단계; 및 c-3) 상기 하수관거 정비 지원장치에 형성된 CCTV로 확인할 수 있도록 상기 하수관거의 내부 촬영 이미지를 처리하는 단계를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 d) 단계는, d-1) 상기 하수관거의 내부 촬영 이미지에 따라 준설할 처리대상을 인식하는 단계; d-2) 상기 준설할 처리대상이 인식된 경우, 고압수 노즐의 분사각 및 분사압을 조절하는 단계; 및 d-3) 상기 분사각 및 분사압이 조절된 노즐을 통해 상기 하수관거 정비 지원장치로부터 제공되는 고압수를 분사하여 상기 하수관거의 내부를 준설하는 단계를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 d-1) 단계에서 상기 처리대상을 인식하지 못한 경우, 하수관거 정비 장치 운용자에게 상황을 전달하여, 구간 반복 및 조건을 재설정하도록 원격 수동 운전모드로 전환하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

여기서, 상기 e) 단계는, e-1) 상기 하수관거의 반경에 따라 레이저 측정기를 조절하는 단계; e-2) 상기 레이저 측정기를 사용하여 상기 하수관거의 변형률을 측정하는 단계; 및 e-3) 상기 하수관거 정비 지원장치에서 상기 측정된 데이터를 처리하여 변형률 측정결과를 영상으로 출력하는 단계를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 e-3) 단계는, 상기 측정 데이터에 따라 상기 하수관거의 한계 변형을 검토하는 단계; 및 상기 하수관거의 측정 단면을 이미지화하고, 측정 관경을 그래프화하는 단계를 포함할 수 있다.

여기서, 본 발명에 따른 통합형 하수관거 정비 방법은, f) 상기 하수관거 정비 장치를 정해진 위치까지 전진시켜 상기 하수관거를 준설한 후, 원래 위치까지 후진시키면서 상기 하수관거의 준설 상태를 촬영하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 하수관거 내부의 CCTV 조사, 슬러지 준설 및 변형률 측정이 동시에 가능하게 함으로써, 하수관거를 효율적으로 유지 관리할 수 있다.

본 발명에 따르면, 접근이 불가한 하수관거에 CCTV 카메라를 이용하여 하수관거 상태를 확인하고, 하수관거의 각종 퇴적물 또는 침전물을 고압 분사식 젯-클리너를 이용하여 신속하게 준설할 수 있다.

본 발명에 따르면, 연성관인 하수관거의 변형량을 레이저 방식으로 측정하고, 그 조사 결과를 그래프 및 수치로 영상 시스템에 출력할 수 있다.

본 발명에 따르면, CCTV 조사 영상의 이미지 프로세싱을 통해 품질을 자동으로 제어할 수 있다.

본 발명에 따르면, 관경, 준설량 등의 작업 여건에 따라 용이하게 제어함으로써, 적용성 및 편의성을 증대시킬 수 있다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본 발명의 실시예로서, 하수관거 내부의 CCTV 조사, 슬러지 준설 및 변형률 측정이 동시에 가능하게 함으로써, 하수관거를 효율적으로 유지 관리할 수 있는 통 합형 하수관거 정비 시스템 및 그 방법이 제공된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하수관거 정비 시스템의 개략적인 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하수관거 정비 시스템의 구체적인 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 하수관거 정비 시스템은 크게, 하수관거 내부에 배치되는 하수관거 정비 장치(100) 및 외부에서 작업을 운용 지원하는 하수관거 정비 지원장치(300)로 구성된다. 하수관거 정비 장치(100)는 몸체(110), 주행부(120), 완충부(130), 촬영부(140), 준설부(150), 변형률 측정부(160) 및 조명부(170)를 포함할 수 있다.

구체적으로, 도 2를 참조하면, 하수관거 정비 장치(100)의 주행부(120)는 캐터필러일 수 있고, 완충부(130)는 유압식 쇼크업소버일 수 있으며, 촬영부(140)는 CCD 카메라일 수 있다. 또한, 상기 준설부(150)는 고압수 분사노즐, 예를 들면, 젯 클리너(Jet Cleaner)일 수 있고, 변형률 측정부(160)는 레이저 측정기일 수 있지만, 이에 국한되는 것은 아니며, 상세한 설명은 후술하기로 한다.

하수관거 정비 지원장치(300)는 하수관거 정비 지원차량으로서, 컴퓨터 시스템(310), 장비 조정부(320), 영상 기록부(330), 영상 조정부(340), 고압수 탱크(350) 및 동력 공급부(360)를 포함할 수 있다.

하수관거 정비 지원차량(300)은 데이터 전송선(210)을 통해 하수관거 정비 장치(100)에게 데이터를 전송하며, 고압수 공급선(220)을 통해 고압수를 공급하고, 동력 공급선(230)을 통해 하수관거 정비 장치(100)의 주행에 필요한 동력을 공급한 다. 또한, 작업 특성에 따라 하수관거 정비 장치(100)의 조종을 적응형(Adaptive) 방식으로 원격 수동모드 또는 자동모드로 전환할 수 있다.

하수관거 정비 장치(100)는 상기 하수관거 정비 지원차량(300) 내의 컴퓨터 시스템(310)의 제어에 따라 상기 하수관거의 내부를 주행하면서, 상기 CCD 카메라(140)를 사용하여 하수관거의 내부를 촬영한다. 상기 하수관거 정비 장치(100)가 상기 촬영된 데이터를 상기 데이터 전송선(210)을 통해 상기 하수관거 정비 지원차량(300)에 전달하면, 상기 하수관거 정비 지원차량(300) 내의 컴퓨터 시스템(310)은 상기 촬영된 하수관거 내부 화면에 따라 하수관거의 슬러지 여부를 확인하고, 이에 대응하여 고압수 분사노즐(150)의 분사각 및 분사압을 결정된다.

이후, 하수관거 정비 장치(100)는 상기 하수관거 정비 지원차량(300) 내의 컴퓨터 시스템(310)에서 결정된 고압수 분사노즐(150)의 분사각 및 분사압에 따라 상기 하수관거를 준설한다.

또한, 하수관거 정비 장치(100)는 상기 하수관거의 내부를 주행하면서, 상기 하수관거의 변형률을 측정하게 되는데, 상기 고압수 분사노즐(150)에 의해 준설된 하수관거의 관벽을 향해 레이저 측정기(160)로부터 레이저를 발사하고, 상기 하수관거의 관벽으로부터 반사되는 레이저를 수신하고, 수신된 레이저는 소정의 데이터로 변환된 후 상기 하수관거 정비 지원차량(300) 내의 컴퓨터 시스템(310)에 전달된다. 이에 따라 상기 하수관거 정비 지원차량(300) 내의 컴퓨터 시스템(310)은 상기 데이터에 따라 상기 하수관거의 반경을 결정하고, 이에 따라 상기 하수관거의 변형률이 측정될 수 있다. 상기 변형률 측정에 대한 구체적인 설명은 후술하기로 한다.

결국, 본 발명의 실시예에 따른 하수관거 정비 시스템은 하수 하수관거의 유지관리 효율화를 위한 CCTV 조사, 슬러지 준설 및 변형률 측정이 통합된 시스템으로서, CCTV 조사는 카메라와 영상촬영, 카메라 제어, 작업용(외업 및 내업) 프로그램을 통해 구현되며, 슬러지 준설은 고압 분사를 통한 침전물 제거 방식으로서 분사각 및 수압조절 가능하도록 구현되고, 또한, 변형률 측정은 레이저 거리계 방식으로 결과를 그래프 및 수치로 관찰 가능하도록 구현될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 하수관거 정비 시스템은 품질제어 및 자동화를 위하여 촬영 영상의 이미지 프로세싱을 통한 운전 조건을 설정할 수 있고, 자동 운전이 가능하도록 구현된다.

도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 하수관거 정비 장치의 사시도이고, 도 3b는 하수관거 정비 장치에 연결되는 연결 라인을 나타내는 도면이다.

도 3a를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 하수관거 정비 장치(100)는, 몸체(110), 캐터필러인 주행부(120), 유압식 쇼크업소버(130), CCD 카메라(140), 고압수 분사노즐(150) 및 레이저 측정기(160)를 포함하며, 그 기능에 따라 CCD 카메라(140)에 의한 촬영 기능, 고압수 분사노즐(150)에 따른 준설 기능, 레이저 측정기(160)에 따른 변형률 측정 기능을 수행하게 된다.

상기 몸체(110)의 측면에 캐터필러인 주행부(120)가 배치되며, 또한, 상기 몸체(110)의 측면에 형성된 4개의 캐터필러인 주행부(120)에는 동력을 공급하기 위한 동력 공급선(230)이 연결된다.

상기 몸체(110) 및 캐터필러인 주행부(120) 사이에는 각각 그 길이 조절이 가능한 유압식 쇼크업소버(130)가 형성된다.

주행 방향을 기준으로 상기 몸체(110)의 정면에는 CCD 카메라(140) 및 고압수 분사노즐(150)이 배치되며, 상기 몸체(110)의 후면에는 레이저 측정기(160)가 배치되어 상기 하수관거의 관벽을 향해 레이저(161)를 발사 및 수신하게 된다.

도 3b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 하수관거 정비 장치에 연결되는 연결 라인은 데이터 전송선(210), 고압수 공급선(220) 및 동력 공급선(230)을 포함하며, 데이터 전송선(210) 및 동력 공급선(230)은 하나의 케이블을 통해 연결될 수 있다.

상기 데이터 전송선(210), 고압수 공급선(220) 및 동력 공급선(230)은 상기 하수관거 정비 장치(100) 및 상기 하수관거 정비 지원장치(300) 사이에 연결되며, 상기 하수관거 정비 지원장치(300), 즉 지원차량의 장비 조정부(320) 내에 릴(Reel) 형태로 감긴 상태로 제공되며, 상기 하수관거 정비 장치(100)가 주행함에 따라 릴 형태로 감긴 상태가 풀리면서 상기 하수관거 정비 장치(100)를 따라 진행하도록 되어 있다. 또한, 상기 데이터 전송선(210), 고압수 공급선(220) 및 동력 공급선(230)은 상기 하수관거 정비 장치(100)가 소정의 위치까지 전진하여 정비 작업을 완료한 후, 다시 원래 위치까지 후진할 경우에는 원래의 릴 형태로 감기게 된다.

여기서, 상기 하수관거 정비 지원차량(300)의 장비 조정부(320)는 상기 릴을 회전시킬 수 있는 모터로 구현될 수 있으며, 상기 릴은 컴퓨터 시스템의 제어 명령 에 따라 상기 데이터 전송선(210), 고압수 공급선(220) 및 동력 공급선(230)을 감거나 풀리게 된다.

한편, 도 4a 내지 도 4c는 각각 본 발명의 실시예에 따른 하수관거 정비 장치의 정면도, 측면도 및 상면도이다.

도 4a를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 하수관거 정비 장치(100)는, 몸체의 측면에 4개의 주행부(120), 즉 캐터필러가 형성되는데, 상기 캐터필러는 상기 하수관거 관벽의 측면을 따라 주행하게 된다. 즉, 하수관거의 하부에는 슬러지가 존재할 가능성이 크기 때문에 가급적 원활하게 이동될 수 있도록 4측면을 따라 이동하게 된다. 여기서, 고압수 분사노즐(150)이 15개 그리고 레이저 측정기(160)가 12개 설치된 것으로 도시되었지만, 이에 국한되는 것은 아니다.

도 4b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 하수관거 정비 장치(100)는, 주행 방향을 기준으로 그 정면에 CCD 카메라(140) 및 고압수 분사노즐(150)이 배치되고, 후면에는 레이저 측정기(160)가 배치된다. 이때, 고압수 분사노즐(150)은 전방의 상부 또는 하부쪽으로 고압수를 분사할 수 있도록 사선 방향으로 돌출될 수 있다.

도 4c를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 하수관거 정비 장치(100)는, 주행 방향을 기준으로 그 후면에 배치된 레이저 측정기(160)로부터 레이저(161)가 하수관거의 관벽으로 발사되며, 상기 하수관거의 관벽으로부터 반사되는 레이저(161)를 수신하여 하수관거의 변형률을 측정하게 된다.

한편, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 하수관거 정비 방법의 동작흐름도이 다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 하수관거 정비 방법은, 먼저, 하수관거 정비 장치 및 하수관거 정비 지원장치로 구성된 통합형 하수관거 정비 시스템에 따른 하수관거 정비 방법에 있어서, 상기 하수관거 정비 장치를 하수관거 내부로 이송하여 정렬하게 된다(S110). 이때, 상기 하수관거의 반경에 대응하여 상기 하수관거 정비 장치의 주행부가 상기 하수관거의 관벽에 도달할 때까지 이완시킬 수 있다.

다음으로, 상기 하수관거 정비 장치를 상기 하수관거의 관벽을 따라 주행시킨다(S120).

다음으로, 상기 CCD 카메라를 사용하여 하수관거의 내부를 촬영하게 된다(S130). 구체적으로, 상기 하수관거 정비 장치에 장착된 CCD 카메라를 위치를 조절하고(S131), 상기 CCD 카메라를 사용하여 상기 하수관거의 내부를 촬영하며(S132), 상기 하수관거 정비 지원장치에 형성된 CCTV로 확인할 수 있도록 상기 하수관거의 내부 촬영 이미지를 처리하게 된다(S133).

다음으로, 상기 촬영된 하수관거의 내부 화면에 근거하여 상기 하수관거 정비 지원장치로부터 제공되는 고압수를 사용하여 상기 하수관거를 준설한다(S140). 구체적으로, 상기 하수관거의 내부 촬영 이미지에 따라 준설할 처리대상을 인식하고(S141), 만일, 준설할 처리대상을 인식하지 못한 경우, 처리 불능 상태를 알리며(S142), 자동 모드에서 원격 조정모드로 변환하여(S143), 불능 상태에 대응하는 처리를 완료하게 된다(S144). 즉, 자동 운전이 불가능한 작업조건이 발생 시 하수 관거 정비 장치 운용자에게 상황을 전달하여 원격 수동 모드(구간반복, 조건 재설정 등)로 운전할 수 있다.

만일 처리 대상이 인식된 경우, 고압수 노즐의 분사각 및 분사압을 조절하고(S145, S146), 상기 분사각 및 분사압이 조절된 노즐을 통해 상기 하수관거 정비 지원장치로부터 제공되는 고압수를 분사하여 상기 하수관거의 내부를 준설한다(S147). 즉, CCTV로 입력되는 영상을 이미지 처리하고, 이를 바탕으로 슬러지 처리정도를 실시간으로 판단하고, 그 판단 결과에 근거하여 슬러지 처리 속도 및 횟수를 자동 제어할 수 있다.

다음으로, 상기 준설된 하수관거의 변형률을 측정한다(S150). 구체적으로, 상기 하수관거의 반경에 따라 레이저 측정기를 조절하고(S151), 상기 레이저 측정기를 사용하여 상기 하수관거의 변형률을 측정한다(S152). 이후, 상기 하수관거 정비 지원장치에서 상기 측정된 데이터를 처리하여(S153) 변형률 측정결과를 영상으로 출력한다. 즉, 상기 측정 데이터에 따라 상기 하수관거의 한계 변형을 검토한 후(S154), 상기 하수관거의 측정 단면을 이미지화하고(S155), 측정 관경을 그래프화할 수 있다(S156).

마지막으로, 정해진 구간에서 상기 하수관거 정비가 완료되었는지 판단하고(S160), 후속적으로 상기 하수관거 정비 장치를 정해진 위치까지 전진시켜 상기 하수관거를 준설한 후, 원래 위치까지 후진시키면서 상기 하수관거의 준설 상태를 촬영한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 하수관거 정비 방법은, CCTV 조사를 위한 하 수관거 정비 장치의 구동 및 이미지 획득을 자율적으로 수행하며, 하수관거 정비 장치 운용자의 판단에 근거한 조종 명령이 요구되는 경우, 원격 수동모드로 전환하여 조종할 수 있다.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 하수관거 정비 장치가 구비하는 조절 가능한 쇼크업소버(Shock Absorber) 형태의 다리를 예시하는 도면들이다.

도 6a 및 도 6b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 하수관거 정비 장치는 몸체(110)와 캐터필러(Caterpillar)인 주행부(120)를 연결하는 완충부인 다리(130)를 그 길이 조절이 가능하도록 유압식 쇼크업소버 형태로 제작할 수 있으며, 이에 따라 다양한 직경의 하수관거에서 작업할 수 있게 된다. 이때, 상기 다리(130)는 그 길이 조절이 가능하고, 하수관거 정비 장치의 주행에 따른 충격을 흡수할 수 있다면, 유압식 쇼크업소버 형태가 아닌 다른 형태일 수도 있다.

예를 들면, 도 6a에 도시된 바와 같이 하수관거(400)의 반경(D/2)이 500mm인 경우(R500), 이에 대응하여 상기 유압식 쇼크업소버 형태의 다리(130)가 이완될 수 있고, 또한, 도 6b에 도시된 바와 같이 하수관거(400)의 반경(D/2)이 300mm인 경우(R300), 이에 대응하여 상기 유압식 쇼크업소버 형태의 다리(130)가 수축될 수 있다.

또한, 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 주행부(120)인 캐터필러를 상기 몸체의 4방으로 부착함으로써, 준설 작업시 고압수의 분사에 따른 반발력에 의해 하수관거 정비 장치가 뒤쪽으로 밀리는 현상을 방지할 수 있다. 즉, 상기 캐터필러가 1개 내지 3개인 경우, 고압수의 분사에 따른 반발력에 의해 하수관거 정비 장치가 뒤쪽으로 밀릴 가능성이 높기 때문에 4개의 캐터필러를 장착하는 것이 바람직하다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 하수관거 정비 장치가 구비하는 고압수 분사노즐의 배치를 설명하기 위한 도면이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 하수관거 정비 장치에서 고압수 분사노즐(150)은, 링 형태의 관(151)으로부터 외주 방향으로 다수개가 분기하도록 형성될 수 있다. 상기 분사노즐(150)의 개수, 크기 및 길이 등은 하수관거의 크기, 슬러지 등을 감안하여 달라질 수 있다는 점은 당업자에게 자명하다.

이때, 하수관거 내부의 침전물/퇴적물이 하수관 하단에 주로 발생하는 것을 감안하여 도면부호 A로 도시된 바와 같이, 측부 및 상단에는 소수의 분사노즐을 배치할 수 있고, 또한, 도면부호 B로 도시된 바와 같이, 하단에는 다수 개의 분사노즐을 배치할 수 있으며, 이에 따라 퇴적물 처리 및 관벽 이물질 제거를 효율적으로 수행할 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 하수관거 정비 장치의 변형률 측정 원리를 설명하기 위한 도면이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 하수관거 정비 장치의 레이저 측정기(160)에 따른 하수관거(400) 내부의 변형률 측정을 위한 데이터 프로세싱(Data Processing)이 수행되는데, 구체적으로, 레이저 거리계 원리를 이용하여 하수관거(400)의 변형률을 측정하는 것은 레이저가 관벽에 반사되어 오는 시간으로부터 다음과 같이 계산될 수 있다.

X는 하수관거(400) 내부의 반지름을 나타내고, R1은 하수관거의 중심에서 레이저 발사점까지의 거리를 나타내고, K는 레이저 측정기(160)의 레이저 속도를 나타낸다. 또한, R2는 레이저 발사점에서 하수관거 관벽까지의 관벽거리를 나타내며, T는 레이저 측정기(160)로부터 발사된 레이저의 하수관거 관벽까지의 왕복시간을 나타낸다. 따라서 하수관거(400) 내부의 반지름 X = R1 + R2 = R1 + (K × T)가 된다.

결국, R1 및 K가 이미 결정되어 있고, T를 구하게 되면, 하수관거(400) 내부의 반지름 X가 결정될 수 있고, 최초의 하수관거(400)의 반지름과 비교함으로써, 하수관거(400)의 변형률을 구할 수 있게 된다.

한편, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 하수관거 정비 지원차량을 나타내는 도면이다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 하수관거 정비 지원차량(300)은 외부에서 작업을 운용 지원하는 지원 차량으로서, 고압수, 동력 등을 공급하고 데이터를 송수신할 수 있도록 고압수 탱크, 발전장치 및 컴퓨터 시스템을 탑재한다. 구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 하수관거 정비 지원차량(300)은, 개략적으로 컴퓨터 시스템(310), 장비 조정부(320), 영상 기록부(330), 영상 조정부(340), 고압수 탱크(350) 및 동력 공급부(360)를 포함할 수 있다.

컴퓨터 시스템(310)은 CCTV 조사 작업현황 파악, 조사 영상의 저장 및 출력, 영상분석을 통한 품질제어 등의 기능을 수행할 수 있도록 외업용 프로그램과 내업용 프로그램을 구비하며, 예를 들면, 컴퓨터 하드디스크(311), 모니터(312), 및 조이스틱(313) 등을 포함할 수 있다.

영상 기록부(330)는 전술한 하수관거 정비장치에 부착된 CCD 카메라를 통해 촬영된 데이터를 기록 또는 저장하며, 이와 같이 기록된 영상은, 예를 들면, 프린터(331)를 통해 출력될 수 있다. 영상 조정부(340)는 전술한 하수관거 정비장치에 부착된 CCD 카메라를 통해 촬영된 데이터를 이미지 프로세싱(Image Processing)함으로써 품질 또는 형식 등을 조정할 수 있다.

고압수 탱크(350)는 압축 물탱크로서, 드럼(351)을 경유하여 고압수를 공급한다.

동력 공급부(360)는 자가 발전기일 수 있으며, 변형률 측정을 위한 전원공급장치(361)를 구비할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 하수관거 정비 지원차량(300) 내부에는 측면 조명(371) 및 상부 조명(372) 등이 구비될 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 하수관거 정비 시스템은, 하수관거 네트워크에 대한 설계 정보와 레이저 센서 및 이미지 정보를 활용하여, 하수관거 정비 운용자와 하수관거 정비 장치(100), 예를 들면, 로봇간의 통합 운용 정보를 하수관거 정비 지원장치(300)의 모니터 상에 GUI(Graphic User Interface)를 통하여 구현하도록 하고 피드백을 송신하도록 하는 그래픽 MMI(Man-Machine Interface) 시스템을 구축할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 하수관거 정비 시스템은, CCTV 조사 작업현황 파악, 조사영상의 저장 및 출력, 영상분석을 통한 품질제어 등의 기능을 수행하는 시스템을 구성하기 위하여 외업용 프로그램과 내업용 프로그램으로 구분함으로 써, 변형률 측정 성과의 정밀성 향상을 위하여 하수관거 정비 장치(100)의 전진 시의 측정값과 후진 시의 측정값을 종합 분석하여 오차의 발생을 최소화하게 된다. 여기서, 외업용 프로그램은 조사대상 하수관거에 대한 기본정보(위치, 관종, 관경 등)의 입력, 촬영 영상의 실시간 모니터링, 돌발 상황 발생 시 알림 기능, 실시간 품질 데이터를 분석할 수 있는 프로그램을 말하며, 상기 내업용 프로그램 은, Post-Processing 모듈로서, 촬영 영상 및 획득 데이터를 재생, 저장 및 분석할 수 있도록 구성된 프로그램을 말한다. 본 발명의 실시예에 따른 하수관거 정비 시스템에 대해 이하 도 10 내지 도 13을 참조하여 구체적으로 설명한다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 하수관거 CCTV 조사 화면을 예시하는 도면이고, 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 CCTV 촬영 이미지 처리 방법을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 실시예에 따른 CCTV 조사 시스템은 하수관거 정비 장치에 부착된 카메라와 외부에서 모니터링할 수 있는 영상시스템 및 카메라 제어시스템으로 구성될 수 있으며, CCD 카메라는 전시 및 측시 등 사용자가 원하는 시야를 향할 수 있도록 장착된다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 CCTV 조사는 준설 작업 전(전진 시)과 준설 작업 후(후진 시) 촬영이 가능하도록 하여 작업 전 하수관거 상태 파악 및 준설 작업의 품질을 검사하는 용도로 활용할 수 있다.

먼저, 통상적인 하수관거 CCTV 조사는 하수관거의 이상 유무 조사, 불명 침입수의 원인 규명, 폐수 무단방류 실태 조사, 시가지 침수 또는 도로함몰 원인 조사 등의 기본 기능이 요구된다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 하수관거 CCTV 조사는 전술한 기본 기능과 더불어 카메라의 동작(회전) 범위 증대 및 줌(Zoom In-Out) 기능을 강화함으로써, CCTV 조사의 효율을 증대하고, 촬영 영상의 이미지 프로세싱(Image Processing)을 통해서 하수관거 상태를 인식하게 된다.

도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 하수관거 정비 시스템은, CCTV(510), 준설(Clean: 520) 및 변형률(530)을 메인 기능으로 하여, CCTV(510) 버튼을 누른 경우 CCTV 조사 화면(500)이 나타나게 된다. 이때, 본 발명의 실시예에 따른 소프트웨어 시스템 중에서 CCTV 조사용 모듈은 실시간 촬영 영상을 보여주는 비디오 영역(550)과 현재 조사되는 하수관거의 위치정보, 제원, 지형정보 등을 보여주는 데이터 영역(540) 및 조사 결과물(영상, 이미지)을 저장, 검색, 출력할 수 있는 사용자 영역(560, 570)으로 구성될 수 있다.

구체적으로, CCTV 촬영 영상의 이미지 프로세싱(Image Processing)은 영상자료를 목적에 맞게 처리하는 일련의 과정을 말하며, 본 발명의 실시예에 따른 이미지 프로세싱의 적용은, 도 11의 (a) 내지 (f)에 도시된 바와 같이, 경계선 도출을 통한 물체 인식을 통하여 하수관거(400)와 퇴적물(410)을 구분하고, 처리하여야 할 대상을 식별한다. 이러한 CCTV 촬영 이미지 처리 방법은 이미 통상적으로 알려져 있으므로, 상세한 설명은 생략한다.

이때, 처리 대상이 본 발명의 실시예에 따른 하수관거 정비 시스템에 인식되는 것은 처리 대상의 위치정보, 물량 정보 등을 준설 작업 모듈에 제공함으로써, 장비의 진행 속도, 고압수의 분사각 및 분사압력 조절, 처리 불능 대상 알림 등의 기능에 대한 근거를 마련하는 것으로 자동화 시스템을 완성하기 위한 중요한 요소이다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 하수관거 CCTV 조사에 따르면, 작업자의 주관적인 판단에 근거한 유지보수 방법을 탈피하도록 CCTV로부터 들어오는 영상을 활용하여 객관적인 품질관리가 가능하고, 이에 따라 촬영 영상을 적절히 가공하여 판단하는 영상처리(Image Processing)를 적용한 품질제어 시스템을 구축할 수 있다.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 하수관거 슬러지 준설 화면을 예시하는 도면이다.

먼저, 하수관거 슬러지 준설은 하수관거 내의 각종 침전물을 제거하는 기본 기능이 요구된다. 이러한 기본 기능과 더불어 본 발명의 실시예에서는 전술한 바와 같이, 하수관거 하단에는 다수의 분사노즐이 배치되고, 측부와 상단에는 소수의 분사노즐을 배치됨으로써, 퇴적물 처리 및 관벽의 이물질이 효율적으로 제거될 수 있다. 이에 따라 CCTV 조사를 통해 취득된 영상은 이미지 프로세싱 시스템으로 전달되어 하수관거 내부의 상태 파악을 위한 자료로 변환되고, 이에 따라 하수관거 준설 시스템은 슬러지 제거의 효율을 최대화할 수 있는 적정 운전 조건을 자동적으로 선정하여 준설 작업을 수행하게 된다.

도 12를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 하수관거 슬러지 준설 화면(600)은 도 10에 도시된 준설(Clean: 520) 버튼을 누른 경우에 나타나는 화면으로서, 이때, 본 발명의 실시예에 따른 소프트웨어 시스템 중에서, 슬러지 준설용 모듈은 준설작업 영상을 보여주는 비디오 영역(620)과 현재 작업 중인 장비의 위치 정보, 관 단면적, 퇴적물 면적, 퇴적물 비율 및 노즐의 분사압 등을 보여주는 데이터 영역(610) 및 작업 상태(영상, 이미지)를 저장, 검색, 출력할 수 있는 사용자 영역(630, 640)으로 구성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 하수관거 슬러지 준설은, CCTV 조사를 통한 이미지 프로세싱 결과에 따라 작업여건(관의 직경, 처리대상 물량 등)을 인식하여 분사각 및 수압 조절이 자동적으로 가능하도록 구현된다. 구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 하수관거 슬러지 준설은 Jet-Cleaner에서 분사되는 고압수를 통한 침전물 제거 방식으로서, 관경에 따른 분사각 조절 및 침전물 양에 따른 수압 조절이 가능하도록 제어시스템과 연계될 수 있다. 또한, CCTV 조사로 입력되는 영상을 작업자의 주관적이고 불분명한 판단을 대신하기 위하여, 영상처리(Image Processing)를 통한 슬러지 처리정도를 실시간으로 판단하고, 준설작업의 판단결과에 근거하여 슬러지 처리 속도 및 회수를 자동 제어하게 된다.

도 13은 본 발명의 실시예에 따른 하수관거 변형률 측정 화면을 예시하는 도면이다.

먼저, 하수관거 변형률 측정은 하수관거의 부식, 노후, 충격 등에 의한 변형의 정도를 파악하는 기본 기능이 요구되며, 본 발명의 실시예에 따른 하수관거 변형률 측정은 상기 기본 기능과 더불어 기존의 롤러(Roller) 굴림에 의한 측정 방식을 레이저(Laser) 거리계 방식으로 전환함으로써, 정밀성을 향상시키고, 장비 유지관리를 용이하게 한 것이다.

도 13을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 하수관거 변형률 측정 화 면(700)은 도 10에 도시된 변형률(530) 버튼을 누른 경우에 나타나는 화면으로서, 이때, 본 발명의 실시예에 따른 소프트웨어 시스템 중에서, 본 발명의 실시예에 따른 변형률 측정용 모듈은 측정 작업 영상을 보여주는 비디오 영역(720)과 현재 작업 중인 장비의 위치정보, 관의 초기, 측정, 한계 직경 등을 수치 및 그래프로 보여주는 데이터 영역(710) 및 결과그래프 및 측정지점의 단면을 저장, 검색, 출력할 수 있는 사용자 영역(730, 740)으로 구성될 수 있다.

도 14a 및 도 14b는 본 발명의 실시예에 따른 하수관거 변형률 측정결과를 예시하는 데이터 및 그래프를 나타내는 도면이다.

도 14a를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 하수관거 변형률 측정결과로서, 관경, 한계 반경 및 측정 반경이 제공될 수 있는데, 하수관거 중심 수평선의 상부를 +로 하고, 하부를 -로 구분하여 측정된다. 예를 들면, 1600m의 거리에 대해, 120cm의 상부 및 하부 반경을 갖는 하수관거에 대해서, 각각 108cm의 한계 반경이 주어지고, 실제로 측정된 상부 및 하부 측정 반경이 각각 제공될 수 있다. 도 14b를 참조하면, 실제로 측정된 상부 및 하부 측정 반경이 상기 관경 및 한계 반경 사이에 있지만, 만일, 실제로 측정된 상부 및 하부 측정 반경이 상기 한계 반경을 벗어날 경우, 후속적으로 하수관거를 교체 또는 보수해야 한다.

한편, 도 15 내지 도 18은 본 발명의 실시예에 따라 실제 하수관거를 정비한 결과를 나타내는 도면들로서, 본 발명의 실시예에 따른 통합형 하수관거 정비 시스템을 운용하기 위한 소프트웨어의 구성은 전술한 바와 같이, CCTV 조사, 변형률 측정, 하수관거 준설 모듈로 구성되며, 또한, 사용자 편의를 제공하기 위해서, 보고 서 작성 모듈에 따라 정비 작업의 결과를 문서화한 것을 예시한다.

도 15는 본 발명의 실시예에 따라 실제 하수관거를 정비한 결과에 대한 개요를 나타내는 도면으로서, 예를 들면, 위치 정보, 관거 정보 및 이력 정보를 포함하는 관리대상 정보가 기재되며, 다수의 정비 구간에 대한 지리정보 및 주변 현황이 함께 제공될 수 있다. 이때, 유의사항으로서, 예를 들면, 상습 침수 발생 지역 또는 도로 함몰 지역 등에 대한 정보가 함께 제공됨으로써, 하수관거 정비에 참조될 수 있다.

도 16은 본 발명의 실시예에 따라 실제 하수관거 정비 시에, CCTV 조사에 대한 결과를 나타내는 도면으로서, 조사 구간 및 조사 일시 등에 대한 조사 개요 정보가 표시된다. 또한, 예를 들면, 제1 맨홀 및 제2 맨홀 사이의 각 지점에 대해 연속적으로 촬영된 화면을 제공하되, 그 중에서도 고려해야 하는 촬영 화면과 각각의 상태가 제공될 수 있다. 구체적으로, 제1 맨홀 및 제2 맨홀 사이의 거리 6.2m 대해, 시점을 기준으로 1.20m 지점, 2.48m 지점, 4.19m 지점 및 5.88m 지점에 대해 촬영된 상태를 제공한다. 또한, 그 중에서도 가장 중요하게 고려할 부분, 예를 들면 긴급 보수가 필요하다고 판단된 부분에 대한 검토의견이 제공될 수 있다. 이때, 이러한 결과는 각각의 맨홀 사이마다 별도로 제공될 수 있다.

도 17은 본 발명의 실시예에 따라 실제 하수관거 정비 시에, CCTV 조사에 따른 하수관거의 슬러지 준설 결과를 나타내는 도면으로서, 조사 구간 및 조사 일시 등에 대한 조사 개요 정보가 표시된다. 또한, 예를 들면, 제1 맨홀 및 제2 맨홀 사이의 각 지점에 대해서, 슬러지의 퇴적율 및 퇴적율 그래프가 제공될 수 있다. 구체적으로, 제1 맨홀 및 제2 맨홀 사이의 거리 6.2m 대해, 시점을 기준으로 0m 지점, 1.55m 지점, 3.10m 지점, 4.65m 지점 및 6.20m 지점의 소구간별 퇴적율 및 퇴적율 그래프가 제공될 수 있고, 또한, 검토사항으로서, 4.45m 지점에서 퇴적율이 최대인 것이 표시될 수 있다. 이때, 이러한 결과는 각각의 맨홀 사이마다 별도로 제공될 수 있다.

도 18은 본 발명의 실시예에 따라 실제 하수관거 정비 시에, 하수관거 변형률 측정 결과를 나타내는 도면으로서, 측정 구간 및 작업 일시 등에 대한 측정 개요 정보가 제공되고, 또한, 전술한 레이저 측정기를 사용하여 측정된 하수관거의 변형률 측정 결과 및 그래프가 제공되는 것을 도시하고 있다. 예를 들면, 제1 맨홀 및 제2 맨홀 사이의 거리 6.2m 대해, 시점을 기준으로 2.33m 지점에서의 하수관거 변형이 최대이며, 한계를 초과하는 변형은 발생하지 않았지만, 한계가 근접한 부분이 있다는 검토의견이 제공될 수 있다. 후속적으로, 이러한 하수관거 변형률 측정 결과에 따라 하수관계의 보수 또는 교체 등이 결정될 수 있다.

결국, 본 발명의 실시예에 따른 하수관거 정비 시스템은, 전술한 현행 하수관거 유지관리 시스템의 개선을 위하여 하수관거의 CCTV 조사, 슬러지 준설, 변형량 측정이 동시에 가능한 통합형 장비를 개발하되, CCTV로 입력되는 영상을 이미지 처리하고, 이러한 이미지에 따라 슬러지 처리 정도를 실시간으로 판단하여 슬러지 처리 속도 및 회수를 자동 제어하는 품질제어 기능과 운용자와 장비의 GUI(Graphic User Interface) 기능을 통하여 자동화시스템 구축할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 하수관거 정비 시스템은, 기존의 개별적으로 수행되는 하수관거의 유지관리를 위한 작업들을 통합된 장비로 수행함으로써, 각각에 작업에 소요되는 시간 및 준비 과정 및 후처리 과정을 단축할 수 있고, 기존 방법들에서 발생되던 교통문제, 수도시설 사용자의 불편문제 등을 용이하게 해결할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 하수관거 정비 시스템은, 하수관거 유지관리 작업의 환경을 고려하여 산소 결핍, 유해가스, 가연성가스, 유수 등에 대한 작업자의 안전 및 건강 확보를 전제로 한 작업을 위해서는 작업 프로세스의 자동화를 통한 인력 투입의 최소화가 필요하며, 본 발명의 실시예에 따른 하수관거 정비 시스템은, 통합된 시스템에 자동화(Automation) 기능을 부과함으로써, 준설 품질의 객관적인 판정 기준 모델과 하수관거 정비 장치의 운용자의 편의성을 도모할 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하수관거 정비 시스템의 개략적인 구성도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하수관거 정비 시스템의 구체적인 구성도이다.

도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 하수관거 정비 장치의 사시도이고, 도 3b는 하수관거 정비 장치에 연결되는 연결 라인을 나타내는 도면이다.

도 4a 내지 도 4c는 각각 본 발명의 실시예에 따른 하수관거 정비 장치의 정면도, 측면도 및 상면도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 하수관거 정비 방법의 동작흐름도이다.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 하수관거 정비 장치가 구비하는 조절 가능한 쇼크업소버(Shock Absorber) 형태의 다리를 예시하는 도면들이다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 하수관거 정비 장치가 구비하는 고압수 분사노즐의 배치를 설명하기 위한 도면이다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 하수관거 정비 장치의 변형률 측정 원리를 설명하기 위한 도면이다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 하수관거 정비 지원차량을 나타내는 도면이다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 하수관거 CCTV 조사 화면을 예시하는 도면이다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 CCTV 촬영 이미지 처리 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 하수관거 슬러지 준설 화면을 예시하는 도면이다.

도 13은 본 발명의 실시예에 따른 하수관거 변형률 측정 화면을 예시하는 도면이다.

도 14a 및 도 14b는 본 발명의 실시예에 따른 하수관거 변형률 측정결과를 예시하는 데이터 및 그래프를 나타내는 도면이다.

도 15 내지 도 18은 본 발명의 실시예에 따라 실제 하수관거를 정비한 결과를 나타내는 도면들이다.

< 도면부호의 간단한 설명 >

100: 하수관거 정비 장치 300: 하수관거 정비 지원장치(차량)

400: 하수관거

110: 몸체 120: 주행부/캐터필러

130: 완충부/쇼크업소버 140: 촬영부/CCD 카메라

150: 준설부/고압수 분사노즐 160: 변형률 측정부/레이저 측정기

170: 조명부 210: 데이터 전송선

220: 고압수 공급선 230: 동력 공급선

310: 컴퓨터 시스템 320: 장비 조정부

330: 영상 기록부 340: 영상 조정부

350: 고압수 탱크 360: 동력 공급부

Claims (20)

1. 하수관거 내부를 이동하면서 상기 하수관거 내부를 촬영하고, 상기 촬영 화면에 근거하여 상기 하수관거 내부의 슬러지를 준설하며, 상기 슬러지가 준설된 상기 하수관거의 변형률을 측정하는 하수관거 정비 장치;

   상기 하수관거 정비 장치에 연결되어, 상기 하수관거 정비 장치에 제어 데이터, 고압수 및 동력을 공급하고, 상기 하수관거 정비 장치에서 촬영된 하수관거 촬영 화면 및 상기 변형률 측정 데이터를 수신하여 처리하는 하수관거 정비 지원장치; 및 상기 제어 및 측정 데이터, 동력 및 고압수가 제공될 수 있도록 상기 하수관거 정비 장치 및 상기 하수관거 정비 지원장치를 상호 연결하는 연결 라인을 포함하며,

   상기 하수관거 정비 장치는, 몸체; 상기 몸체의 전면에 형성되며, 상기 하수관거 내부를 촬영하는 촬영부; 상기 몸체의 전면에 형성되며, 상기 촬영된 화면에 근거하여 상기 하수관거의 슬러지를 준설하는 준설부; 상기 몸체의 후면에 형성되며, 상기 슬러지가 준설된 하수관거 내부의 변형률을 측정하는 변형률 측정부; 및 상기 몸체의 측면에 형성되어 상기 하수관거 정비 장치를 상기 하수관거 내부의 전후로 주행시키는 주행부를 포함하며,

   상기 주행부는 상기 하수관거의 관벽을 따라 주행하는 캐터필러인 것을 특징으로 하는 통합형 하수관거 정비 시스템.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,

   상기 캐터필러는 상기 고압수의 분사에 따른 반발력으로 상기 하수관거 정비 장치가 뒤쪽으로 밀리지 않도록 상기 몸체 측면의 4 위치에 부착되는 것을 특징으로 하는 통합형 하수관거 정비 시스템.
5. 제1항에 있어서,

   상기 준설부는 젯-클리너 방식의 고압수 분사 노즐인 것을 특징으로 하는 통합형 하수관거 정비 시스템.
6. 제5항에 있어서,

   상기 고압수 분사 노즐은, 상기 하수관거의 상부 및 측면 소수 배치되고, 상기 하수관거의 하부에 다수 배치되는 것을 특징으로 하는 통합형 하수관거 정비 시 스템.
7. 제1항에 있어서,

   상기 몸체 및 상기 주행부 사이에 연결되어 상기 하수관거의 내부 반경에 따라 수축 또는 이완되는 완충부

   를 추가로 포함하는 통합형 하수관거 정비 시스템.
8. 제7항에 있어서,

   상기 완충부는 유압식 쇼크업소버(Shock Absorber) 형태의 다리인 것을 특징으로 하는 통합형 하수관거 정비 시스템.
9. 제1항에 있어서,

   상기 하수관거 정비 지원장치는, CCTV 조사 작업현황 파악, 조사 영상의 저장 및 출력, 영상분석을 통한 품질제어 기능을 수행할 수 있는 컴퓨터 시스템을 포함하는 통합형 하수관거 정비 시스템.
10. 제9항에 있어서,

    상기 컴퓨터 시스템은, 조사대상 하수관거에 대한 기본정보의 입력, 촬영 영상의 실시간 모니터링, 돌발 상황 발생 시 알림 기능 및 실시간 품질 데이터를 분석할 수 있는 외업용 프로그램, 및 촬영 영상 및 획득 데이터를 재생, 저장 및 분 석할 수 있는 내업용 프로그램에 의해 운용되는 것을 특징으로 하는 통합형 하수관거 정비 시스템.
11. 제1항에 있어서, 상기 연결 라인은,

    상기 하수관거 정비 지원장치의 제어 데이터를 상기 하수관거 정비 장치에 전달하고, 상기 하수관거 정비 장치에서 촬영된 촬영 데이터 및 변형률 측정 데이터를 상기 하수관거 정비 지원장치에 전달하는 데이터 전송선;

    상기 하수관거 정비 장치의 하수관거 준설시, 상기 하수관거 정비 지원장치의 고압수 탱크에 저장된 고압수를 상기 하수관거 정비 장치에 공급하는 고압수 공급선; 및

    상기 하수관거 정비 장치의 주행부가 주행할 수 있도록 상기 하수관거 정비 지원장치로부터 상기 하수관거 정비 장치의 주행부에 동력을 전달하는 동력 공급선

    을 포함하는 통합형 하수관거 정비 시스템.
12. 제1항에 있어서,

    상기 하수관거 정비 지원장치는 정비 작업 특성에 따라 상기 하수관거 정비 장치의 조종을 적응형(Adaptive) 방식에 따라 원격 수동모드 또는 자동모드로 전환할 수 있는 것을 특징으로 하는 통합형 하수관거 정비 시스템.
13. 하수관거 정비 장치 및 하수관거 정비 지원장치로 구성된 통합형 하수관거 정비 시스템에 따른 하수관거 정비 방법에 있어서,

    a) 상기 하수관거 정비 장치를 하수관거 내부로 이송하여 정렬하는 단계;

    b) 상기 하수관거 정비 장치를 상기 하수관거의 관벽을 따라 주행시키는 단계;

    c) 상기 하수관거의 내부를 촬영하는 단계;

    d) 상기 촬영된 하수관거의 내부 화면에 근거하여 상기 하수관거 정비 지원장치로부터 제공되는 고압수를 사용하여 상기 하수관거를 준설하는 단계; 및

    e) 상기 준설된 하수관거의 변형률을 측정하는 단계

    를 포함하는 통합형 하수관거 정비 방법.
14. 제13항에 있어서,

    상기 a) 단계는 상기 하수관거의 반경에 대응하여 상기 하수관거 정비 장치의 주행부가 상기 하수관거의 관벽에 도달할 때까지 이완시키는 것을 특징으로 하는 통합형 하수관거 정비 방법.
15. 제13항에 있어서, 상기 c) 단계는,

    c-1) 상기 하수관거 정비 장치에 장착된 CCD 카메라를 위치를 조절하는 단계;

    c-2) 상기 CCD 카메라를 사용하여 상기 하수관거의 내부를 촬영하는 단계; 및

    c-3) 상기 하수관거 정비 지원장치에 형성된 CCTV로 확인할 수 있도록 상기 하수관거의 내부 촬영 이미지를 처리하는 단계

    를 포함하는 통합형 하수관거 정비 방법.
16. 제15항에 있어서, 상기 d) 단계는,

    d-1) 상기 하수관거의 내부 촬영 이미지에 따라 준설할 처리대상을 인식하는 단계;

    d-2) 상기 준설할 처리대상이 인식된 경우, 고압수 노즐의 분사각 및 분사압을 조절하는 단계; 및

    d-3) 상기 분사각 및 분사압이 조절된 노즐을 통해 상기 하수관거 정비 지원장치로부터 제공되는 고압수를 분사하여 상기 하수관거의 내부를 준설하는 단계

    를 포함하는 통합형 하수관거 정비 방법.
17. 제16항에 있어서,

    상기 d-1) 단계에서 상기 처리대상을 인식하지 못한 경우, 하수관거 정비 장치 운용자에게 상황을 전달하여, 구간 반복 및 조건을 재설정하도록 원격 수동 운전모드로 전환하는 단계를 추가로 포함하는 통합형 하수관거 정비 방법.
18. 제13항에 있어서, 상기 e) 단계는,

    e-1) 상기 하수관거의 반경에 따라 레이저 측정기를 조절하는 단계;

    e-2) 상기 레이저 측정기를 사용하여 상기 하수관거의 변형률을 측정하는 단계; 및

    e-3) 상기 하수관거 정비 지원장치에서 상기 측정된 데이터를 처리하여 변형률 측정결과를 영상으로 출력하는 단계

    를 포함하는 통합형 하수관거 정비 방법.
19. 제18항에 있어서, 상기 e-3) 단계는,

    상기 측정 데이터에 따라 상기 하수관거의 한계 변형을 검토하는 단계; 및

    상기 하수관거의 측정 단면을 이미지화하고, 측정 관경을 그래프화하는 단계

    를 포함하는 통합형 하수관거 정비 방법.
20. 제13항에 있어서,

    f) 상기 하수관거 정비 장치를 정해진 위치까지 전진시켜 상기 하수관거를 준설한 후, 원래 위치까지 후진시키면서 상기 하수관거의 준설 상태를 촬영하는 단계를 추가로 포함하는 통합형 하수관거 정비 방법.

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