KR101276856B1 - 영상 정보 기반의 원방 감시 제어시스템 - Google Patents

영상 정보 기반의 원방 감시 제어시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 영상 정보 기반의 원방 감시 제어 시스템에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 현장 설비의 상태를 현장에서 직접 영상으로 현장 설비에 대한 제어 정보와 그에 따른 감시 정보를 비교하여 현장 설비를 감시함으로써, 현장과 원격에서의 정보 불일치에 의한 제어 오류 또는 현장 설비의 오동작을 방지할 수 있게 하는데 있다.
이를 위해 본 발명의 일 실시예는 현장에 설치되는 현장 설비를 원격에서 감시 및 제어하는 원방 감시제어시스템에 있어서, 상기 현장 설비와 현장 설비의 주변 환경을 영상으로 획득하는 카메라부와, 상기 카메라부에 의하여 획득된 영상 데이터를 기준 영상 데이터와 비교하여 유효한 영상 데이터인지 여부를 판단하고, 상기 판단된 유효한 영상 데이터를 외부로 전송하는 제어부를 포함하고, 상기 현장 설비 및 카메라부의 동작을 제어하는 현장 제어 장치; 및 상기 현장 제어 장치로부터 상기 유효한 영상 데이터를 전송받아, 그 전송된 영상 데이터를 기초로 상기 현장 제어 장치로 상기 현장 설비 및 카메라부에 대한 제어명령을 전송하는 원격 서버 장치를 포함하고, 상기 제어부는 상기 원격 서버 장치로부터 전송된 제어명령에 의하여 제어된 현장 설비를 카메라부에 의하여 촬영하고, 상기 촬영된 영상 데이터의 소정 영역에서의 피사체의 형상 변화량을 추출한 다음, 상기 피사체의 형상 변화량을 미리 설정된 기준값과 비교하여, 상기 현장 설비에 대한 감시 정보를 생성하는 영상 정보 기반의 원방 감시 제어 시스템을 개시한다.

Description

영상 정보 기반의 원방 감시 제어시스템{IMAGE DATA BASED REMOTE MONITORING AND CONTROL SYSTEM}
본 발명의 일 실시예는 영상 정보 기반의 원방 감시 제어시스템에 관한 것이다.
일반적으로 원방 감시 제어시스템(전력/설비/조명/기타 자동감시제어시스템)은 SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition System)라고도 부르며, 원방에 설치된 현장계기 및 센서로부터 데이터를 원격소장치(RTU: Remote Terminal Unit)가 수집한 후, 유무선 통신망을 통해 중앙 감시실에 설치된 감시제어용 컴퓨터(이하, 원격 단말 장치라 함.)에 전송하여, 현장의 상황을 온-라인(On-line)으로 감시 제어하는 시스템이다.
이러한 원방 감시 제어시스템의 특징으로는, 풀 그래픽 자원(Full Graphic Resource)과 작업도구로 최적의 감시/제어 환경을 제공해주고, 뷰어 포트(view port) 및 경보 창에서 현장 감시 및 제어가 용이하고, 입출력과 관련된 실제 현장 동작상황을 즉시 감시가 가능하고, 디지털 계전기와의 원활한 통신지원을 통하여 완벽한 IED 기능 지원이 가능하고, 유닉스(Unix) 및 Windows 2000/XP의 다양한 운영환경 지원이 가능하며, 관계형 데이터베이스를 이용한 장기 데이터 저장이 가능하고, 사용자의 요구를 충족시키는 다양한 형식의 보고서 출력이 가능하고, OTS(Operator Traning System) 기능 지원(Option)이 가능하고, 웹(Web) 감시 기능 지원(Option)이 가능하다.
주지한 바와 같은 특징을 구비한 종래의 원방 감시 제어시스템에서, 현장의 상태를 확인하기 위한 MMI(Man Machine Interface) 또는 HMI(Human Machine Interface) 등과 같은 컴퓨터 장치에 현장 상태를 그래픽과 같은 사람이 쉽게 이해할 수 있는 이미지로 표시하는 장치에서 감시되는 이미지는 현장에 기기를 감시 제어하는 기기에서 발생하는 전기신호를 전달받아 표시하게 된다.
그러나, 현장에 설치된 입력 센서의 오류에 의하여 잘못된 정보가 원격 제어 장치에 전달되어 처리되면 예기치 않은 출력이 발생하여 현장계기나 센서가 오동작을 할 수 있다. 따라서, 이를 방지하기 위하여 동일한 계기나 설비에 복수의 입력을 설치하고 각 입력의 결과를 상호비교하는 방식으로 오입력에 대한 방지장치를 구비하는 경우도 있다. 그러나, 고속으로 회전하는 발전용 터빈과 같은 고가설비에는 위와 같은 방식의 오류입력방지장치가 설치되지만 일반적 공정에는 비용과 설치면적 문제로 인하여 적용되기 어렵다는 문제점이 있다.
또한, 종래의 원방 감시 제어시스템은 영상 정보 활용을 위하여 원방 감시 시스템과 CCTV 시스템을 각각 별도로 구비하여 원방 감시와 영상 감시를 행하기도 한다. 그러나, 이러한 시스템은 영상 정보의 활용을 위하여 CCTV를 이용한 직접 화상 전송에 의한 관제원의 수동감시가 주류이고, 촬영 화면 내부의 움직임을 감지하여 관제원의 주의를 환기시키는 알람 발생 수준으로 현장에 적용되고 있다. 따라서, 현장에 특정 상황이 발생하여도 관제원 부재나 타 업무에 집중하는 등 운전자의 개입을 받지 않은 상태에서는 단순히 촬영기록만 남기게 되며 실질적이고 즉각적인 대처가 불가능하다. 이러한 상황발생의 원인은 영상 관제 관련 시스템과 원방 감시 제어시스템이 상호간 정보를 연동하지 못하고 있기 때문이다.
나아가, 상기와 같은 상호 연동을 위하여 DVR과 같은 장비의 움직임 감지 출력을 원방 감시 제어시스템의 입력으로 활용할 수 있으나, 피사 화면 내의 불특정한 움직임에 반응하여 필요없는 경보를 양산하게 되는 문제점이 있어서 비효율적이라는 단점이 있다.
본 발명의 일 실시예는 현장 설비의 상태를 현장에서 직접 영상으로 현장 설비에 대한 제어 정보와 그에 따른 감시 정보를 비교하여 현장 설비를 감시함으로써, 현장과 원격에서의 정보 불일치에 의한 제어 오류 또는 현장 설비의 오동작을 방지할 수 있는 영상 정보 기반의 원방 감시 제어시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 영상 정보 기반의 원방 감시 제어 시스템은 현장에 설치되는 현장 설비를 원격에서 감시 및 제어하는 원방 감시제어시스템에 있어서, 상기 현장 설비와 현장 설비의 주변 환경을 영상으로 획득하는 카메라부와, 상기 카메라부에 의하여 획득된 영상 데이터를 기준 영상 데이터와 비교하여 유효한 영상 데이터인지 여부를 판단하고, 상기 판단된 유효한 영상 데이터를 외부로 전송하는 제어부를 포함하고, 상기 현장 설비 및 카메라부의 동작을 제어하는 현장 제어 장치; 및 상기 현장 제어 장치로부터 상기 유효한 영상 데이터를 전송받아, 그 전송된 영상 데이터를 기초로 상기 현장 제어 장치로 상기 현장 설비 및 카메라부에 대한 제어명령을 전송하는 원격 서버 장치를 포함하고, 상기 제어부는 상기 원격 서버 장치로부터 전송된 제어명령에 의하여 제어된 현장 설비를 카메라부에 의하여 촬영하고, 상기 촬영된 영상 데이터의 소정 영역에서의 피사체의 형상 변화량을 추출한 다음, 상기 피사체의 형상 변화량을 미리 설정된 기준값과 비교하여, 상기 현장 설비에 대한 감시 정보를 생성할 수 있다.
상기 현장 제어 장치는 상기 제어부에 연결되는 경보 발생부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 피사체의 형상 변화량이 미리 설정된 기준값에 해당되는 경우, 경보 발생부를 통하여 경보 신호를 출력하도록 제어할 수 있다.
상기 현장 제어 장치와 상기 원격 서버 장치는 주 통신 제어 장치 및 예비 통신 제어 장치를 통하여 연결되되, 상기 현장 제어 장치의 제어부는 상기 주 통신 제어 장치 및 예비 통신 제어 장치 중 어느 하나를 통하여 상기 제어부의 감시 정보 및 영상 데이터를 하나의 파일로 결합하거나 또는 순차적으로 전송할 수 있다.
상기 현장 제어 장치의 제어부는 상기 주 통신 제어 장치 및 예비 통신 제어 장치를 통하여 상기 제어부의 감시 정보 및 영상 데이터를 각각 분리하여 전송할 수 있다.
상기 제어부는 상기 피사체의 형상 변화량을 판단시 상기 피사체의 형상은 피사체의 위치, 색상, 문자에 대한 정보일 수 있다.
상기 제어부는 상기 피사체의 형상 변화량을 판단하기 전에 상기 피사체의 크기를 조정할 수 있다.
상기 원격 서버 장치에서 제공되는 현장 설비의 영상 데이터를 이미지로 표시해주고, 사용자의 요청에 따라 상기 현장 설비 및 주변 환경의 영상을 상기 이미지에 중첩하여 화면에 표시해주는 디스플레이 장치를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 정보 기반의 원방 감시 제어시스템에 의하면, 현장 설비의 상태를 현장에서 직접 영상으로 현장 설비에 대한 제어 정보와 그에 따른 감시 정보를 비교하여 현장 설비를 감시함으로써, 현장과 원격에서의 정보 불일치에 의한 제어 오류 또는 현장 설비의 오동작을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 현장 설비의 상태 확인 시 카메라를 통하여 획득되는 영상에 포함된 피사체의 형상 변화량을 인지하여, 그 결과를 제어와 연계함으로써, 자동으로 현장 설비를 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 현장 설비의 상태 확인 결과 위험 상황이라고 판단되면 원격 서버 장치로 경보 정보를 전송해 줄 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 정보 기반의 원방 감시 제어시스템을 간략하게 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 현장 제어 장치를 간략하게 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 1의 현장 제어 장치를 이용하여 지시침형 계기의 표시화면을 통하여 피사체의 형상을 인식하는 예를 나타내는 사진이다.
도 4는 도 1의 현장 제어 장치를 이용하여 숫자형 계기의 표시화면을 통하여 피사체의 형상을 인식하는 예를 나타내는 사진이다.
도 5는 도 1의 현장 제어 장치를 이용하여 밸브 조작부의 위치를 통하여 피사체의 형상을 인식하는 예를 나타내는 사진이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 정보 기반의 원방 감시 제어시스템의 카메라를 이용한 영상 데이터 감시 순서를 나타내는 순서도이다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 정보 기반의 원방 감시 제어시스템을 간략하게 나타내는 블록도이고, 도 2는 도 1의 현장 제어 장치를 간략하게 나타내는 블록도이며, 도 3은 도 1의 현장 제어 장치를 이용하여 지시침형 계기의 표시화면을 통하여 피사체의 형상을 인식하는 예를 나타내는 사진이고, 도 4는 도 1의 현장 제어 장치를 이용하여 숫자형 계기의 표시화면을 통하여 피사체의 형상을 인식하는 예를 나타내는 사진이며, 도 5는 도 1의 현장 제어 장치를 이용하여 밸브 조작부의 위치를 통하여 피사체의 형상을 인식하는 예를 나타내는 사진이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 정보 기반의 원방 감시 제어시스템의 카메라를 이용한 영상 데이터 감시 순서를 나타내는 순서도이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 정보 기반의 원방 감시 제어시스템은, 현장에 설치되는 현장 설비(10)를 원격에서 감시 및 제어하는 시스템으로서, 현장 제어 장치(100) 및 원격 서버 장치(200)를 포함한다. 한편, 현장 설비(10)는 현장에 설치되는 장비를 의미하며, 이러한 현장 설비(10)는 변전소의 전력 설비, 화학공정이나 보일러와 같은 장치에 사용되는 각종 계측계기, 스위치, 밸브, 펌프 등 다양하다.
상기 현장 제어 장치(100)는 본 원방 감시 제어 시스템의 입출력을 담당하는 장치로서, 감시 제어 대상인 현장의 설비나 장치(이하, 현장 설비(10)라 함.)에 부착된 각종 입력장치(Digital Input, Analog Input, Pulse Input 등)를 통하여 현장 설비(10)의 상태를 인지한다. 상기 현장 제어 장치(100)는 인지된 정보를 정해진 통신규약에 의하여 원격 서버 장치(200)로 전송하고, 원격 서버 장치(200)에서 처리되고 판단된 결과를 통신으로 수신하여 지정된 제어(Digital Output, Analog Output, Pulse Output 등)를 수행한다.
이러한 기능을 수행하기 위하여, 상기 현장 제어 장치(100)는 카메라부(110), 제어부(120) 및 경보발생부(미도시)를 포함한다.
상기 카메라부(110)는 현장 설비(10)와 현장 설비(10)의 주변 환경을 영상으로 획득하기 위한 기능을 수행하는 것으로서, 통상의 CCTV 카메라를 의미하며, 각각의 현장 설비(10)마다 일대일 대응하게 구비될 수 있다. 이러한 카메라부(110)는 영상 입력 처리가 가능한 기능을 가지고, 미리 지정된 현장 설비(10)와 그 주변 환경을 연속으로 촬영하여 그 촬영된 영상 데이터를 제어부(120)로 제공한다. 또한, 상기 카메라부(110)는 디지털 카메라(112) 또는 웹 카메라, 아날로그 카메라(111)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 디지털 카메라(112) 또는 웹 카메라는 제어부(120)에 직접 연결되고, 아날로그 카메라(111)는 디지털 변환을 하는 영상 처리 장치(121)를 통하여 제어부(120)에 연결된다.
상기 제어부(120)는 원격 서버 장치(200)의 제어명령에 따라 현장 설비(10)와 카메라부(110)의 동작을 제어한다. 상기 제어부(120)는 카메라부(110)에 의하여 획득된 영상 데이터를 기준 영상 데이터와 비교하여 유효한 영상 데이터인지 여부를 판단한다. 즉, 상기 제어부(120)는 카메라부(110)에 의하여 획득된 영상 데이터를 기준 영상 데이터와 비교하여, 동일성 여부를 판단한다. 또한, 상기 제어부(120)는 상기 판단 결과 카메라부(110)에 의하여 획득된 영상 데이터가 유효한 영상 데이터인 경우, 이 유효한 영상 데이터를 원격 서버 장치(200)로 전송한다. 이때, 상기 원격 서버 장치(200)는 유효한 영상 데이터를 기초로 현장 설비(10) 및 카메라부(110)의 동작을 제어하는 제어명령을 제어부(120)로 전송한다. 상기 제어부(120)는 원격 서버 장치(200)로부터의 제어명령에 기초하여 현장 설비(10)와 카메라부(110)의 동작을 제어하게 되고, 다시 카메라부(110)에 의하여 촬영된 현장 설비(10)의 영상 데이터의 소정 영역에서의 피사체의 형상 변화량을 추출한 다음, 피사체의 형상 변화량을 미리 설정된 기준값과 비교하여 현장 설비(10)에 대한 감시 정보를 생성한다. 이때, 상기 제어부(120)는 피사체의 형상 변화량을 판단시 피사체의 형상으로 피사체의 위치, 색상, 문자에 대한 정보를 이용할 수 있다. 또한, 상기 제어부(120)는 피사체의 형상 변화량을 판단하기 전에 피사체의 크기를 조정할 수 있다.
또한, 상기 경보발생부는 제어부(120)에 연결되고, 제어부(120)에 의하여 피사체의 형상 변화량이 미리 설정된 기준값에 해당되는 경우, 이를 원격 서버 장치(200)로 통보하는 경보신호를 출력한다.
한편, 상기 제어부(120)는 영상 신호의 종류에 의하여 입출력을 구비할 수 있고, 영상 입력 처리를 위한 영상 입력 모듈(Video Input (VI))과 같은 이미지 프로세서(Image Processor)이 내장된다. 상기 이미지 프로세서는 각종 카메라로부터 수신되는 영상 데이터를 입력받아서 지정된 영역 내의 피사체 형상(색, 위치 등)을 파악하고, 파악된 결과와 미리 설정된 기준 영상 데이터의 형상 정보를 비교하여 피사체(계기의 지시침 등)의 형상의 변화량을 추출한다. 그런 다음, 상기 이미지 프로세서는 추출된 피사체의 변화량을 기준값(즉, 감시 물리량 상하한값)과 비교하여 경보 신호 발생 여부를 결정하고, 이와 같이 결정된 감시 물리량과 경보 신호 정보는 제어부(120)를 통하여 원격 서버 장치(200)로 전송한다.
또한, 상기 제어부(120)는 이더넷 전원 장치(Power over Ethernet, PoE)를 포함하여, 이더넷 케이블을 통해 데이터와 전원을 안정적으로 송수신할 수 있다. 이와 함께, 상기 제어부(120)는 카메라부(110)를 통해 획득한 현장 설비(10) 및 주변 환경의 영상 데이터와, 원격 서버 장치(200)로부터의 제어명령 등을 저장하는 메모리부(Local DB)를 포함할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 영상 데이터 화면 화면내의 특정 현장 설비(10)의 색상, 형상, 위치에 대한 정보를 현장 제어 장치(100)가 직접 파악하여 감시 정보나 경보 신호를 발생하게 되면 오정보에 의한 오경보가 없어지고, 운전원은 필요한 정보를 실시간으로 취득하게 되어 관제 부재에 의한 추가 장애나 재해를 방지할 수 있다.
상기 원격 서버 장치(200)는 현장 제어 장치(100)로부터 유효한 영상 데이터를 전송받아, 그 전송된 영상 데이터를 기초로 현장 제어 장치(100)로 현장 설비(10) 및 카메라부(110)에 대한 제어명령을 전송한다. 이러한 원격 서버 장치(200)는 그 기능에 따라 영상 서버(210)와 운전 서버(220)로 이루어질 수 있으나, 상황에 따라 영상 서버(210)의 기능은 운전 서버(220)가 동시에 수행할 수도 있다. 또한, 상기 원격 서버 장치(200)는 적용되는 현장의 상황에 따라 단수 또는 복수 개로 구비될 수 있다.
한편, 상기 원격 서버 장치(200)는 일반적인 컴퓨터나 제어부/감시부/계측부로부터 데이터를 넘겨받아 처리하는 공통 연산부(MAIN Unit)에 적용이 적합한 산업용 CPU 보드로 구현할 수 있다. 도시되어 있지는 않지만, 상기 원격 서버 장치(200)는 데이터 통신 및 등록된 사용자의 이동통신 단말기로 문자 메시지를 전송하기 위한 통신 모듈, 현장 설비(10)를 제어하기 위한 설비 제어기, 영상 비교와 자동 제어, 문자 메시지 통보 등을 위한 데이터베이스 등의 구성 요소가 포함된다.
또한, 상기 현장 제어 장치(100)와 원격 서버 장치(200)는 주 통신 제어 장치 및 예비 통신 제어 장치로 이루어진 통신 제어 장치(150)를 통하여 연결된다. 이에 따라, 상기 현장 제어 장치(100)의 제어부(120)는 주 통신 제어 장치 및 예비 통신 제어 장치 중 어느 하나를 통하여 제어부(120)의 감시 정보 및 영상 데이터를 하나의 파일로 결합하거나 또는 순차적으로 전송한다. 선택적으로, 상기 현장 제어 장치(100)의 제어부(120)는 주 통신 제어 장치 및 예비 통신 제어 장치를 통하여 제어부(120)의 감시 정보 및 영상 데이터를 각각 분리하여 전송할 수 있다. 또한, 상기 주 통신 제어 장치 및 예비 통신 제어 장치는 적용되는 현장의 상황에 따라 단수 또는 복수 개로 구비될 수 있다. 상기 주 통신 제어 장치는 주회선을 통하여 연결되고, 예비 통신 제어 장치는 예비회선을 통하여 연결된다. 이러한 경우, 상기 주회선에 장애가 발생하면 예비회선으로 통신체계가 전환되며, 주회선의 장애가 복구되면 통신체계는 주회선을 중심으로 복원된다. 이때, 평상시 통신은 주회선으로 이루어지며 예비회선으로는 통신 회선 건전성을 평가하는 동작만 이루어진다. 따라서, 상기 예비 회선을 통하여 현장 제어 장치(100)에서 취득한 영상 데이터를 원격 서버 장치(200)로 전송할 수 여지가 생긴다. 이때, 각 회선의 용량에 따라서 동영상을 전송할 수 있으나 감시용으로 사용하는 영상이므로, 초당 1 frame의 전송만으로도 필요한 원방 감시는 무리없이 수행될 수 있다. 또한, 상기 예비 회선을 사용하지 않고 주회선 만으로 영상 정보를 전송하기 위하여 감시 정보와 영상 데이터가 동시에 전송될 수 있는 영상 데이터 통합 전송 방식을 이용할 수 있고, 이때 감시 정보의 송수신 중간에 영상 데이터를 분할하여 전송하는 방식을 사용할 수 있다.
도시되어 있지는 않지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 정보 기반의 원방 감시 제어 시스템은 원격 서버 장치(200)에 연결되는 디스플레이 장치를 더 포함할 수 있다. 상기 디스플레이 장치는 원격 서버 장치(200)에서 제공되는 현장 설비(10)의 영상 데이터를 이미지로 표시해주고, 사용자의 요청에 따라 상기 현장 설비(10) 및 주변 환경의 영상을 상기 이미지에 중첩하여 화면에 표시해준다. 이러한 디스플레이 장치는 일반적인 서버 역할을 할 수 있는 컴퓨터로 구현할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 정보 기반의 원방 감시 제어시스템은 기존의 원방 감시 제어시스템과는 달리 영상 만으로 입력을 처리할 수 있게 된다.
이에 대하여 예를 들어 설명하자면, 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 정보 기반의 원방 감시 제어시스템의 현장 제어 장치(100)는 카메라부(110)를 통하여 다이얼 게이지(Dial Gage)를 촬영하여 촬영된 영상 데이터를 기초로 지침의 위치와 표시 눈금을 판정하고, 제어부(120)를 통하여 상한/하한, 정상/비정상, 경계/위험 등의 정보를 추출할 수 있다. 이때, 상기 카메라부(110)에 의하여 촬영된 영상 데이터에서의 각 구획의 설정(정상, 상한 양호, 상한 경계, 상한 위험, 하한 위험, 하한 경계, 하한 양호)은 운전 초기에 원격 서버 장치(200)로부터 현장 제어 장치(100)가 수신하여 가지고 있으며, 이를 기초로 지침의 상황을 판정하게 된다. 이때, 상기 제어부(120)에는 비활성인 메모리부(Local DB)가 내장되어, 이러한 정보를 저장하게 되고, 다음 번 다운로드(Download)가 되기 전까지 보존되어 사용된다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 정보 기반의 원방 감시 제어시스템의 현장 제어 장치(100)는 카메라부(110)를 통하여 디지털 표시형 계기의 계기의 표시창을 영상으로 촬영하고, 제어부(120)를 통하여 상기 촬영된 영상 데이터에서의 문자(예를 들면, 11.911)를 인식하여 입력 정보를 생성할 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 정보 기반의 원방 감시 제어시스템의 현장 제어 장치(100)는, 계기나 센서를 부착하기 곤란한 장치일 경우, 카메라부(110)에 의하여 촬영된 영상 데이터에서의 위치를 이용하여 제어부(120)로 하여금 열림/닫힘과 같은 정보를 생성하게 할 수 있다. 즉, 상기 제어부(120)는 도 5의 밸브의 손잡이 위치를 영상으로 판단하여 개방여부에 대한 정보를 생성할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 정보 기반의 원방 감시 제어시스템을 이용한 감시제어방법은 간략하게 설명하자면, 현장 제어 장치(100)의 카메라부(110)에서 획득된 현장 설비(10)의 영상은 제어부(120)에서 영상 처리되어 입력의 유효성 판정에 사용되며, 이와 같은 유효성 정보와 함께 영상 데이터는 원격 서버 장치(200)로 전송된 다음, 이를 기초로 원격 서버 장치(200)는 현장 설비(10)와 카메라부(110)의 동작을 제어하는 제어명령을 제어부(120)로 전송한다. 상기 원격 서버 장치(200)로부터 제어 명령을 수신한 현장 제어 장치(100)의 제어부(120)는 지정된 현장 설비(10)로 제어 신호를 출력한다. 이와 동시에 상기 현장 제어 장치(100)의 제어부(120)는 제어되는 현장 설비(10)로 카메라부(110)의 촬영 위치를 변경하여 제어 대상인 현장 설비(10)의 반응을 촬영하게 된다. 그런 다음, 상기 제어부(120)는 제어 명령의 출력이 정상적으로 수행되었는지에 대한 여부를 영상 데이터를 이용하여 판정하고, 판정 결과를 원격 서버 장치(200)로 전송한다. 이와 같이, 상기 현장 제어 장치(100)의 제어부(120)가 카메라부(110)의 위치 제어를 수행하면 다수의 현장 설비(10)를 동시에 감시할 수 있게 된다.
예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같이, PTZ(Pan, Tilt, Zoom) 제어 기능을 현장 제어 장치(100)에 부가하여 다수의 현장 설비(10)의 영상 데이터를 순차적으로 읽을 수 있다. 우선 카메라부(110)의 자세 제어를 수행한 다음, 지정받은 감시대상 현장 설비(10)의 영상 데이터를 취득한다. 그런 다음, 현장 설비(10)의 특성에 따라서 취득 영상 데이터에서 현장 설비(10)의 물리량을 추출하여 정보화한 다음, 감시 정보로서 원격 서버 장치(200)로 전송한다. 이때, 현장 설비(10)의 물리량과 미리 설정된 기준값과 연관성이 없는 경우 그 절차는 종료되어 제어부(120)로부터의 새로운 제어명령을 대기한다.
이러한 영상 감시 방식은 시간표에 의한 순차적 감시 방식, 입력 스캔(Scan) 명령에 따른 지정 감시(이때, 스캔 대상은 원격 서버 장치(200)에서 주기적으로 지정) 방식, 제어 명령에서 지정한 현장 설비(10)를 우선적으로 감시, 알람 발생 대상이 되는 현장 설비(10)에 대한 고정 감시와 같은 설정 등에 의하여 결정되고 감시가 이루어진다.
이때, 현장 설비(10)의 물리량을 확보하는 방법에는 현장 설비(10)의 영상 데이터에서 피사체의 외곽선을 추출하는 방법을 사용할 수 있다. 즉, 저주파 및 고주파 필터를 사용하여 분석에 무관한 정보를 제거한 후, 계기의 표시나 제어 핸들의 위치와 같은 물리량을 취득할 수 있다.
예를 들어, 본 영상 정보 기반의 원방 감시 제어시스템의 현장 제어 장치(100)는 입력 신호를 발생하는 현장 설비(10)의 조작 장치(또는 표시장치)를 영상으로 감시하기 위하여, 입력 신호와 영상 데이터의 동일성을 파악한다. 이때, 입력 신호와 영상 데이터가 불일치하면 그러한 상황을 즉시 원격 서버 장치(200)로 통보하게 된다. 일 례로서, 압력을 감시하는 경우에 압력 센서로부터 아날로그 정보가 취득되고 원방 감시 제어 시스템 현장 설비(10)에서 이산신호로 변환된 이후 디지털 값으로 현장 제어 장치(100)로 전송된다. 즉, 상기 현장 제어 장치(100)는 지정된 압력 입력 포인트와 상호 연결된 현장의 압력계를 영상으로 감시하여 디지털화된 압력값과 압력계의 표시량이 상호 추종하는 상황인지, 아니면 서로 무관한 량을 나타내는지 여부를 파악한다. 결과적으로, 상기 현장 제어 장치(100)는 비례하거나 추종하지 않는 상태의 값을 나타내는 것으로 인식되면 입력 정보의 오류로 판정하고 알람 정보를 생성하여 원격 서버 장치(200)로 전송한다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 정보 기반의 원방 감시 제어시스템은 기존의 원방 감시 제어시스템에서 처리할 수 없는 비정형입력을 영상 입력에 의하여 정보화하여 처리할 수 있다. 예를 들어, 본 영상 정보 기반의 원방 감시 제어시스템은 감시 제어 대상 및 중요 설비 구역의 출입자 유무, 수위, 탁도, 색도, 비상 배출 상황(가스, 증기, 연기 등) 및 화염 등에 대한 비정형입력을 정보화하여 처리할 수 있다.
한편, 임시 장비의 동작상황을 영상으로 정보수집 시험 중이거나 안정화 과정에 있는 설비의 시운전 상황에서 모든 정보를 자동으로 취득하는 것은 현실적으로 불가하며, 인력으로 현장의 변화를 순찰형식으로 파악하기도 어렵다. 본 영상 정보 기반의 원방 감시 제어시스템은 중요 지점에 이동형 무선 영상장치를 설치하고, 영상 데이터를 원방 감시 제어시스템의 현장 제어 장치(100)로 전송하여 현장 제어 장치(100)에서 상호 논리적으로 연결된 기준값 정보와 비교하게 함으로써, 예기치 않은 현장 표시값과 계측값의 불일치 상황을 감지하여 위험에 대처할 수 있다.
또한, 본 영상 정보 기반의 원방 감시 제어시스템은 원방 감시를 위한 센서와 현장에서의 확인을 위한 계기간의 설치위치가 상이하여 취득값의 차이가 발생하면 원격 보정 가능이 가능하여, 계측 입력값이 현장 계기값의 변화에 추종을 하지만 오프셋이 발생하거나 이득이 서로 다른 것으로 파악되면 원격지에서 현장 계기값을 기준으로 계측 입력값의 보정이 가능하다.
또한, 본 영상 정보 기반의 원방 감시 제어시스템은 센서 및 부가설비 장애에 의한 자동운전 장애시 대체 입력으로 활용 현장 센서의 고장이나 점검 또는 부동작 상황에서 영상처리에 의하여 입력되는 감시결과를 공정제어를 위한 입력 신호값으로 사용하여 전체 공정의 연속운전을 보장할 수 있다. 나아가, 자동 계측 입력이 불량한 경우에 입력 포인트와 운전 테크의 연결을 영상 계측값으로 변경하면 복잡한 과정이 없이 조치가 가능하다.
따라서, 본 영상 정보 기반의 원방 감시 제어시스템에 의하면, 중요설비의 현장조작장치를 직접 영상으로 감시하여 제어정보와 제어결과의 비교가 가능하게 되어 현장과 원격의 정보 불일치에 의한 제어실패 또는 공정이나 장비의 오동작을 감지하여 해소할 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 영상 정보 기반의 원방 감시 제어 시스템을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
10: 현장 설비 100: 현장 제어 장치
110: 카메라부 120: 제어부
150: 통신 제어 장치 200: 원격 서버 장치

Claims (7)

  1. 현장에 설치되는 현장 설비를 원격에서 감시 및 제어하는 원방 감시제어시스템에 있어서,
    상기 현장 설비와 현장 설비의 주변 환경을 영상으로 획득하는 카메라부와, 상기 카메라부에 의하여 획득된 영상 데이터를 기준 영상 데이터와 비교하여 유효한 영상 데이터인지 여부를 판단하고, 상기 판단된 유효한 영상 데이터를 외부로 전송하는 제어부를 포함하고, 상기 현장 설비 및 카메라부의 동작을 제어하는 현장 제어 장치; 및
    상기 현장 제어 장치로부터 상기 유효한 영상 데이터를 전송받아, 그 전송된 영상 데이터를 기초로 상기 현장 제어 장치로 상기 현장 설비 및 카메라부에 대한 제어명령을 전송하는 원격 서버 장치를 포함하고,
    상기 제어부는
    상기 원격 서버 장치로부터 전송된 제어명령에 의하여 제어된 현장 설비를 카메라부에 의하여 촬영하고, 상기 촬영된 영상 데이터의 소정 영역에서의 피사체의 형상 변화량을 추출한 다음, 상기 피사체의 형상 변화량을 미리 설정된 기준값과 비교하여, 상기 현장 설비에 대한 감시 정보를 생성하며,
    상기 현장 제어 장치와 상기 원격 서버 장치는 주 통신 제어 장치 및 예비 통신 제어 장치의 주회선 및 예비회선을 통하여 각각 연결되되,
    상기 현장 제어 장치의 제어부는 상기 주 통신 제어 장치 및 예비 통신 제어 장치를 통하여 상기 제어부의 감시 정보 및 영상 데이터를 하나의 파일로 결합하거나 각각 분리하여 전송할 수 있고, 상기 주회선에 장애가 발생하면 상기 예비회선으로 통신체계를 전환하며, 상기 주회선의 장애가 복구되면 통신체계를 상기 주회선을 중심으로 복원하고,
    상기 원방 감시 제어 시스템은 상기 원격 서버 장치에서 제공되는 현장 설비의 영상 데이터를 이미지로 표시해주고, 사용자의 요청에 따라 상기 현장 설비 및 주변 환경의 영상을 상기 이미지에 중첩하여 화면에 표시해주는 디스플레이 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 정보 기반의 원방 감시 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 현장 제어 장치는 상기 제어부에 연결되는 경보 발생부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 피사체의 형상 변화량이 미리 설정된 기준값에 해당되는 경우, 경보 발생부를 통하여 경보 신호를 출력하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 영상 정보 기반의 원방 감시 제어 시스템.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 피사체의 형상 변화량을 판단시 상기 피사체의 형상은 피사체의 위치, 색상, 문자에 대한 정보일 수 있는 것을 특징으로 하는 영상 정보 기반의 원방 감시 제어 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 피사체의 형상 변화량을 판단하기 전에 상기 피사체의 크기를 조정할 수 있는 것을 특징으로 하는 영상 정보 기반의 원방 감시 제어 시스템.
  7. 삭제
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