KR101554126B1 - 수중 탐색용 복합 모니터링 장치 - Google Patents

수중 탐색용 복합 모니터링 장치 Download PDF

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Abstract

수중 탐색용 복합 모니터링 장치 및 그의 모니터링 방법이 제공된다. 모니터링 장치는, 복수의 센서를 포함하여 주변의 비영상신호를 식별하고 감지신호를 송출하는 신호감지부와, 감지신호를 수신 및 분석하여 제어신호를 송출하는 제어부와, 제어신호를 입력받아 비영상신호의 발신지점을 향해 회전하고 발신지점을 촬영하는 영상촬영부, 및 영상촬영부가 촬영한 영상신호를 제공받아 외부로 표시하는 모니터링부를 포함하되, 영상촬영부는 가시광 영역을 촬영하여 피사체의 컬러영상을 얻거나, 근적외선 영역을 촬영하여 피사체의 적외선영상을 얻거나, 열변화를 감지하여 피사체의 열화상을 얻는 것 중 적어도 하나가 가능한 카메라모듈을 하나 이상 포함한다.

Description

수중 탐색용 복합 모니터링 장치{Multiple monitoring apparatus for searching underwater area}
본 발명은 수중 탐색용 복합 모니터링 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 다양한 종류의 신호를 식별하여 유기적인 방법으로 위험요소를 탐지하고, 이에 대응할 수 있도록 한 수중 탐색용 복합 모니터링 장치에 관한 것이다.
위험요소가 많은 건물 내 구역이나 또는 특정 장소 주변 등에는 이러한 위험요소의 출현을 미리 탐지하여 안전사고 및 재해사고를 미연에 방지하려는 목적으로 다양한 종류의 모니터링(Monitoring)장비를 설치한다. 모니터링 장비는 대개 영상을 촬영하기 위한 촬영카메라를 포함하고 있으며, 촬영카메라로부터 얻은 영상을 판독하여 각종 위험상황에 대처하도록 되어있다. 대한민국 공개특허 제10-2007-0065480호에 이러한 모니터링 시스템의 일 례가 개시되어 있다.
한편, 건물 내 외부 구역과 같이 일반적으로 사람이 용이하게 접근 가능한 곳이 아닌 지역에는 더욱 다양한 위험요소가 존재한다. 예를 들어, 원자력 발전소의 중수 저장시설 내부나, 도심을 관통하는 상 하수도 시설, 및 그 밖에 수중 또는 지하에 위치하는 특수시설물 등은 사람의 접근이 어렵거나 불가능한 고위험 지역으로서 이러한 장소에는 더욱 효과적인 모니터링 장비의 설치가 요구된다.
그러나, 이러한 고위험 지역은 지하의 밀폐된 공간이나 햇빛이 닿기 어려운 수중 등에 위치하고 있어, 일반적인 카메라 만으로는 적절한 모니터링 효과를 기대하기 어렵다는 문제가 있다. 또한, 이러한 위험지역은 외부와 격리 또는 차단됨으로 인해 각종의 이물질이 유입된 후 배출되기 어렵고 이로 인해 모니터링 작업이 원활하게 이루어지기 곤란한 문제가 있다.
특허문헌 1)대한민국 공개특허 제10-2007-0065480호, (2007.06.25)
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이러한 문제상황에 기인한 것으로서, 다양한 종류의 신호를 식별하여 유기적인 방법으로 위험요소를 탐지하고, 이에 대응할 수 있는 수중 탐색용 복합 모니터링 장치를 제공하려는 것이며, 아울러, 이물질 등의 방해요소를 회피하여 원활한 모니터링 작업이 가능하도록 하는 수중 탐색용 복합 모니터링 장치의 모니터링 방법을 제공하려는 것이다.
본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 의한 수중 탐색용 복합 모니터링 장치는, 복수의 센서를 포함하여 주변의 비영상신호를 식별하고 감지신호를 송출하는 신호감지부; 상기 감지신호를 수신 및 분석하여 제어신호를 송출하는 제어부; 상기 제어신호를 입력받아 상기 비영상신호의 발신지점을 향해 회전하고 상기 발신지점을 촬영하는 영상촬영부; 및 상기 영상촬영부가 촬영한 영상신호를 제공받아 외부로 표시하는 모니터링부를 포함하되, 상기 영상촬영부는 가시광 영역을 촬영하여 피사체의 컬러영상을 얻거나, 근적외선 영역을 촬영하여 피사체의 적외선영상을 얻거나, 열변화를 감지하여 피사체의 열화상을 얻는 것 중 적어도 하나가 가능한 카메라모듈을 하나 이상 포함한다.
상기 영상촬영부는 몸체와, 상기 몸체 일 측에 회전 가능하게 결합되는 제1 회전축과, 상기 제1 회전축과 수직한 방향으로 상기 몸체 타 측에 회전 가능하게 결합되는 제2 회전축과, 일단부가 상기 제1 회전축 및 상기 제2 회전축 중 어느 하나에 연결되고, 타단부가 상기 몸체에 힌지결합되어 상기 몸체에 대해 상대적으로 회전하며, 일 측에 상기 카메라모듈이 고정되는 지지브라켓, 및 상기 지지브라켓의 타 측에 고정되는 적어도 하나의 조명모듈을 더 포함할 수 있다.
상기 카메라모듈은, 가시광 영역 및 근적외선 영역을 선택적으로 촬영하여 상기 컬러영상 또는 상기 적외선영상을 얻는 복합카메라모듈, 및 열변화를 감지하여 상기 열화상을 얻는 열화상카메라모듈이고, 상기 조명모듈은, 피사체를 향해 가시광을 조사하는 제1 조명모듈, 및 피사체를 향해 적외선광을 조사하는 제2 조명모듈을 포함하는 것일 수 있다.
상기 복합카메라모듈은 하우징과, 상기 하우징의 전면부에 결합된 보호유리와, 상기 하우징 내측에 형성되는 촬상소자, 및 상기 보호유리와 상기 촬상소자 사이에 유동가능하게 삽입되어, 상기 보호유리를 통해 입사하는 적외선을 투과시키는 적외선 필터를 포함할 수 있다.
상기 복합카메라모듈과 상기 열화상카메라모듈 사이에 이동 가능하게 장착되고, 상기 복합카메라모듈의 전면부 및 상기 열화상카메라모듈 중의 전면부 중 적어도 하나에 밀착되는 브러쉬를 더 포함할 수 있다.
상기 브러쉬는 상기 복합카메라모듈과 상기 열화상카메라모듈 사이에 형성된 힌지축에 회전 가능하게 결합될 수 있다.
상기 브러쉬의 이동경로 상에 배치되고, 상기 브러쉬와 단속적으로 밀착되는 브러쉬클리너를 더 포함할 수 있다.
상기 센서는, 음향신호를 감지하는 음향센서, 진동신호을 감지하는 진동감지센서, 공기 중 수분량을 감지하는 수분감지센서, 유독가스의 누출여부를 판별하는 가스감지센서, 온도를 감지하는 온도센서, 상기 신호감지부와 상기 영상촬영부의 수직위치를 감지하는 심도센서, 및 상기 신호감지부와 상기 영상촬영부가 향하는 방향의 방위를 감지하는 방위센서 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
본 발명에 의한 수중 탐색용 복합 모니터링 장치의 모니터링 방법은, (a)신호감지부가 비영상신호를 식별하고 감지신호를 송출하는 단계; (b)제어부가 상기 감지신호를 수신 및 분석하고 제어신호를 송출하는 단계; (c)영상촬영부가 상기 제어신호를 입력받아 상기 비영상신호의 발신지점을 향해 회전하는 단계; 및
(d)상기 영상촬영부가 복합카메라모듈을 이용하여 가시광 영역 및 근적외선 영역을 선택적으로 촬영하는 단계를 포함한다.
상기 (d)단계 이전에 브러쉬로 상기 복합카메라모듈의 전면부를 세척하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 (d)단계는, 상기 복합카메라모듈이 가시광 영역을 촬영하는 단계,
촬영된 영상으로부터 이물질이 포착되는 단계, 상기 복합카메라모듈의 보호유리부와 촬상소자 사이에 적외선필터를 삽입하는 단계, 및 상기 복합카메라모듈이 적외선 영역을 촬영하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 수중 탐색용 복합 모니터링 장치는, 다양한 종류의 신호를 식별하고 이를 분석하여, 수중 또는 밀폐된 지하 등의 고위험 지역에서도 유기적인 방법으로 위험요소를 효과적으로 탐지할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 수중 탐색용 복합 모니터링 장치의 모니터링 방법으로 이물질 등의 방해를 회피하여 원활히 모니터링 작업을 진행할 수 있다. 따라서, 안전사고 및 재해사고가 미연에 방지되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 수중 탐색용 복합 모니터링 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 도 1의 복합 모니터링 장치가 복수로 구성되어 서로 연결된 상태를 개념적으로 도시한 블록도이다.
도 3은 도 1의 모니터링 장치의 영상촬영부를 개념적으로 도시한 구성도이다.
도 4 내지 도 6은 도 2의 영상촬영부의 영상 촬영과정을 개념적으로 도시한 도면이다.
도 7은 도 1의 영상촬영부의 사시도이다.
도 8 및 도 9는 도 7의 영상촬영부의 작동도이다.
도 10 및 도 11은 도 7의 영상촬영부의 브러쉬의 작동과정을 도시한 도면이다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 일 실시예에 의한 수중 탐색용 복합 모니터링 장치의 모니터링 방법을 도시한 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하기 위한 방법들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 단지 청구항에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하, 도 1 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 수중 탐색용 복합 모니터링 장치에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 수중 탐색용 복합 모니터링 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 수중 탐색용 복합 모니터링 장치(1)는 복수의 센서(110 내지 170 참조)들을 포함하는 신호감지부(10)와, 신호감지부(10)가 송출한 감지신호를 수신 및 분석하여 제어신호를 송출하는 제어부(30), 제어부(30)의 제어신호를 입력받아 회전하여 특정지점을 촬영하는 영상촬영부(20)를 포함한다. 제어부(30)는 촬영된 영상 및 감지신호 등을 외부로 표시하는 모니터링부(50), 촬영된 영상자료, 수신 및 분석된 감지신호 등을 기록하는 데이터기록부(40), 및 위험요소가 탐지되는 때 이를 외부로 알려 방재작업으로 신속히 연계되도록 하는 방재신호송출부(60)와 연결될 수 있다.
이 때, 신호감지부(10)가 포함하는 복수의 센서(110 내지 170)들은 각각 음향신호, 진동신호, 수분량변화, 유독가스의 누출여부, 온도변화, 및 물체의 수직위치나 방위 등을 나타내는 비영상신호를 복합적으로 식별한 후 감지신호를 송출한다. 감지신호가 제어부(30)에 전달되면 제어부(30)는 제어신호를 송출하여 영상촬영부(20)를 동작시킨다.
즉, 본 발명에 의한 수중 탐색용 복합 모니터링 장치(1)는 다양한 종류의 센서를 이용하여 영상신호가 아닌 비영상신호를 먼저 식별하고, 이로부터 위험요소를 감지하여 위험요소가 감지된 방향의 영상을 촬영하는 것이다. 따라서, 수중이나 밀폐된 지하와 같은 고위험 지역에서도 영상에만 의존하지 않고 다각적인 방법으로 효과적인 모니터링 작업이 진행될 수 있다.
한편, 영상촬영부(20)는 가시광 영역과 적외선 영역을 선택적으로 촬영가능한 복합카메라모듈(210)과, 물체의 열화상을 촬영 가능한 열화상카메라모듈(240)을 포함한다. 따라서, 영상촬영부(20)의 촬영작업 역시 다양한 광 영역을 복합적으로 사용하여 다각적, 유기적으로 진행될 수 있는 것이다. 이를 통해 위험요소의 출현을 신속히 감지하고 대응하여 안전사고 및 재해사고 등을 미연에 방지할 수 있다. 이하, 이러한 특징을 갖는 수중 탐색용 복합 모니터링 장치(1)의 각 구성에 대해 좀 더 상세히 설명한다.
신호감지부(10)는 각종의 센서를 포함한다. 이러한 센서는 수중의 음향 또는 음파를 식별하는 음향센서(110), 수중이나 지하에서 발생하는 진동을 감지하는 진동감지센서(120), 수면이나 지하의 밀폐된 공간 내부에서 공기에 포함된 수분량을 측정하여 습도를 검출하는 수분감지센서(130), 특정가스에 대해 민감하게 반응하여 예를 들어, 수중이나 지하공간 내부에 누출된 유독가스를 식별하는 가스감지센서(140), 온도가 급격히 상승, 하강하거나 또는 적정온도를 유지하고 있지 않은 경우 이를 식별하여 위험요소를 감지하는 온도센서(150)일 수 있다. 따라서, 본 발명에 의한 수중 탐색용 복합 모니터링 장치(1)는 이러한 다양한 센서들이 식별한 비영상신호를 통해 각종의 위험요소 출현에 민감하게 반응할 수 있다. 그러나 비영상신호를 식별하는 센서의 종류가 이상에서 언급된 바와 같이 한정될 것은 아니며, 언급되지 않은 다양한 종류의 센서들이 신호감지부(10)에 더 추가될 수 있다.
한편, 신호감지부(10)는 신호감지부(10)와 영상촬영부(20), 특히 영상촬영부(20)의 정렬방향을 감지하기 위해, 물체의 수직위치를 식별하는 심도센서(160), 및 물체의 정렬방향을 식별하는 방위센서(170)를 포함할 수 있다. 이를 통해 영상촬영부(20)의 초기 정렬상태를 용이하게 파악하고, 영상촬영부(20)를 비영상신호가 발신된 발신지점을 향해 신속하게 회전하도록 할 수 있다. 심도센서(160) 및 방위센서(170)는 외부 물체의 위치변화를 파악하여 위험요소를 탐지하는 데도 용이하게 사용될 수 있다.
신호감지부(10)는 각각의 센서들이 서로 다른 위치에 분산되어 배치되되, 이를 송수신 가능하도록 서로 연결한 것일 수 있으며, 다양한 종류의 센서들이 장착된 특정 기기일 수도 있다. 신호감지부(10)는 비영상신호를 용이하게 감지할 수 있는 다양한 방식으로 형성될 수 있다.
영상촬영부(20)는 복합카메라모듈(210), 제1 조명모듈(220), 제2 조명모듈(230), 및 열화상카메라모듈(240)을 포함한다. 복합카메라모듈(210)은 제1 조명모듈(220)및 제2 조명모듈(230)이 조사하는 광을 이용하여 가시광 영역 및 적외선 영역을 선택적으로 촬영하여 피사체의 영상을 획득할 수 있다. 또한 열화상카메라모듈(240)은 조명장치의 도움없이 피사체에서 방사되는 열선(파장이 상대적으로 긴 영역의 적외선 광일 수 있다.)을 촬영하여 물체의 열화상을 획득할 수 있다. 영상촬영부(20)의 구성에 대해서는 후술하여 좀 더 상세히 설명한다.
제어부(30)는 신호감지부(10)및 영상촬영부(20)와 각각 연결되는 컴퓨더 또는 PLC(Programmed Logic Controller), 워크스테이션 등으로 형성될 수 있다. 제어부(30)는 예를 들어, 내장된 분석 프로그램 등을 사용하여 신호감지부(10)가 비영상신호를 식별한 후 송출한 감지신호를 수신하고, 분석하여 위험요소의 출현 여부를 1차적으로 판단할 수 있다. 위험요소가 출현하였다고 판단되면 제어부(30)는 제어신호를 송출하여 영상촬영부(20)를 구동하고, 이와 더불어 방재신호송출부(60)를 작동시켜 위험에 대비하도록 할 수 있다.
한편, 제어부(30)는 위험요소가 발견되었다고 판단되지 않는 경우에도 필요에 따라 제어신호를 송출하여 영상촬영부(20)를 구동하고, 각종 센서(110 내지 170)들이 식별한 비영상신호의 발신지점을 촬영하여 조사하도록 할 수 있다.
모니터링부(50)는 하나이상의 모니터, 폐쇄회로 TV, 그 밖의 다양한 디스플레이 장치로 이루어질 수 있다. 따라서, 영상촬영부(20)가 촬영한 모니터링 영상이나, 감지신호의 분석자료 또는 통계자료 등이 모니터링부(50)를 통해 실시간으로 표시될 수 있다. 모니터링부(50)는 제어부(30)와 함께 건물이나 특수시설의 중앙제어실 등에 설치될 수 있으며, 이를 통해 신호감지부(10)와 영상촬영부(20)가 배치된 서로 다른 다양한 지점의 상황을 원거리에서 용이하게 모니터링 할 수 있다.
데이터기록부(40)는 촬영된 영상자료나 감지신호의 분석자료 등을 기록하여 저장한다. 저장된 기록은 추후 영상자료를 판독하거나 감지신호를 분석하는 데 사용될 수 있다. 필요한 경우, 데이터기록부(40)는 복수로 형성될 수 있으며, 제어부(30)뿐만 아니라 영상촬영부(20), 신호감지부(10)등에 직접 연결되어 촬영된 영상이나 감지신호 등을 신속하게 기록하도록 할 수 있다.
방재신호송출부(60)는 위험요소가 발견되었을 때 이를 외부로 알려주는 역할을 하는 것으로 사이렌이나 경광등과 같은 알람 장비들을 포함할 수 있으며, 이 밖에도 예를 들어, 사람이 직접 인지할 수 없는 전자적인 다양한 종류의 경고신호를 송출 가능한 장비들로 이루어질 수 있다. 방재신호송출부(60)는 화재위험이나, 그 밖의 재난상황을 외부로 신속히 전파하기 위해 근거리에 위치한 소방서 등과도 연결될 수 있다.
도 2는 도 1의 복합 모니터링 장치가 복수로 구성되어 서로 연결된 상태를 개념적으로 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 수중 탐색용 복합 모니터링 장치(1-1, 1-2, 1-3, 1-4)는 도시된 바와 같이 하나 이상이 서로 연계하여 복합적으로 구성될 수 있다. 이 때, 각각의 모니터링부(50-1, 50-2, 50-3, 50-4)와 제어부(30-1, 30-2, 30-3, 30-4)는 다양한 종류의 통신망을 통해 서로 교차하여 연결될 수 있다.
즉, 수중 탐색용 복합 모니터링 장치(1-1, 1-2, 1-3, 1-4)는 다양한 종류의 위험지역 또는 감시지역에 각각 분산 배치될 수 있는 것이며, 각 지역에서 탐지된 영상신호는 전술한 바와 같이 원거리에 있는 모니터링부(50-1, 50-2, 50-3, 50-4)에 전송되어 용이하게 모니터링 될 수 있는 것이다. 서로 다른 지역에 설치된 각각의 신호감지부(10-1, 10-2, 10-3, 10-4)들에는 해당 지역의 특성에 최적화된 서로 다른 종류의 센서들이 장비될 수 있다.
특히, 원거리에 위치한 모니터링부(50-1, 50-2, 50-3, 50-4) 각각은 다양한 종류의 통신망을 통해 연결될 수 있다. 이러한 통신망(Communication network)은 예를 들어, 광케이블이나, 전화선, 건물간의 LAN(Local Area Network) 등을 포함하는 유선 통신망과, 최근 개발된 LTE방식이나, 3G방식, CDMA(Code Division Multiple Access) 또는 WDMA(Wavelength Division Multiple Access) 방식 등의 다양한 데이터 전송방식으로 대용량의 데이터를 고속으로 전송 가능한 각종의 무선 통신망을 모두 포함하는 것일 수 있다. 모니터링부(50-1, 50-2, 50-3, 50-4)는 이러한 통신망에 전용 접속프로그램이나 모니터링프로그램 등의 소프트웨어를 사용하여 용이하게 접속할 수 있다.
또한, 모니터링부(50-1, 50-2, 50-3, 50-4)가 스마트폰과 같이 디스플레이 패널이 장착된 휴대용 단말기인 경우, 앱(Application)과 같은 전용 소프트웨를 설치하여 역시 다양한 장소의 위험요소들을 용이하게 모니터할 수 있다.
한편, 도시되지 않았지만, 각각의 제어부(30-1, 30-2, 30-3, 30-4)와 모니터링부(50-1, 50-2, 50-3, 50-4) 및 방재신호송출부(60-1, 60-2, 60-3, 60-4) 등은 제어부(30-1, 30-2, 30-3, 30-4)와 모니터링부(50-1, 50-2, 50-3, 50-4)를 연결하는 통신망이나, 그 밖의 또 다른 통신망을 통해, 수신된 각종의 정보를 통합하여 관리하는 종합상황실 등과도 연결될 수 있다. 이러한 경우, 종합상황실에서 서로 다른 위험지역의 모니터링 정보를 종합적으로 분석하여 다양한 종류의 재해상황에 총체적으로 대비할 수 있다.
도 3은 도 1의 모니터링 장치의 영상촬영부를 개념적으로 도시한 구성도이다.
이어서, 도 3을 참조하여 영상촬영부에 대해 좀 더 상세히 설명한다. 영상촬영부(20)는 전술한 바와 같이 복합카메라모듈(210), 열화상카메라모듈(도 1의 240 참조), 제1 조명모듈(220), 및 제2 조명모듈(230)을 포함한다. 이하에서는 복합카메라모듈(210)을 중점적으로 하여 영상촬영부(20)에 대해 설명하고 열화상카메라모듈(240)에 대해서는 이와 차이 나는 부분에 대해서만 언급하도록 한다.
복합카메라모듈(210)은 도시된 바와 같이 하우징(211)내부에 촬상소자(214), 줌렌즈어셈블리(213), 적외선필터(215)를 포함하는 구조로 형성된다. 하우징(211)의 일 측, 발람직하게는 하우징(211)의 전면부에 보호유리부(212)가 결합된다. 따라서, 복합카메라모듈(210)이 향하는 방향으로부터 입사되는 광이 보호유리부(212)를 통해 하우징(211)내부로 용이하게 진입할 수 있다.
촬상소자(214)는 예를 들어, 하우징(211)내부로 입사된 광을 영상신호로 변환시키는 장치이며, 감광능이 있는 반도체소자가 집적되어 형성될 수 있다. 촬상소자(214)는 가시광 영역으로부터 적외선 영역까지 다양한 종류의 광영역을 촬영할 수 있다.
줌렌즈어셈블리(213)는 하나 이상의 렌즈가 경통 내부에 조립된 것일 수 있으며, 소형의 구동모터 등을 통해 경통 내 렌즈의 위치를 조절하고 렌즈의 초점을 변화시킬 수 있다. 이를 통해 촬상소자(214)가 필요에 따라 확대된 영상을 얻을 수 있다.
한편, 적외선필터(215)는 보호유리부(212)를 통해 입사하는 광 중 적외선 영역, 특히 상대적으로 파장이 짧은 근적외선 영역의 광만을 통과시킨다. 따라서, 적외선필터(215)가 장착되면 촬상소자(214)는 적외선영상을 촬영하게 된다. 근적외선은 가시광 보다 파장이 길어 물체를 투과 가능한 유용한 성질이 있다. 복합카메라모듈(210)은 이를 이용하여 수중에 퍼져있는 입상의 이물질들을 투과하여 이물질 너머에 있는 피사체를 용이하게 촬영할 수 있다.
적외선필터(215)는 보호유리부(212)와 촬상소자(214)의 사이에 개재되되, 모터구동 등을 통해 유동이 가능하도록 형성된다. 따라서, 적외선필터(215)는 필요에 따라 보호유리부(212)와 촬상소자(214)사이에 삽입되거나, 이탈하여 제거될 수 있다.
보호유리부(212)의 외측에는 브러쉬(216)가 설치된다. 브러쉬(216)는 보호유리부(212)와 밀착된 상태로 구동되어 보호유리부(212)표면에 묻은 이물질 등을 효과적으로 제거할 수 있다. 브러쉬(216)의 구조에 대해서는 후술하여 좀 더 상세히 설명한다.
제1 조명모듈(220)및 제2 조명모듈(230)은 각각 가시광 및 적외선광을 조사한다. 가시광 및 적외선광은 제어신호에 의해 선택적으로 조사된다. 즉, 제1 조명모듈(220)이 가시광을 조사하는 경우, 복합카메라모듈(210)은 적외선필터(215)가 이탈된 상태로 가시광 영역을 촬영하여 컬러영상을 얻을 수 있으며, 제2 조명모듈(230)이 적외선광을 조사하는 경우, 복합카메라모듈(210)은 적외선필터(215)가 삽입된 상태로 적외선 영역을 촬영하여 이물질 등이 투과된 적외선영상을 얻을 수 있는 것이다. 이로써, 이물질이 포착된 경우와 이물질이 포착되지 않은 경우 각각에 알맞은 영상을 촬영하여 위험요소를 용이하게 탐지할 수 있다.
열화상카메라모듈(240)은 줌렌즈어셈블리(213)및 적외선필터(215)를 포함하지 않으며, 이러한 점을 제외하면 하우징(211), 촬상소자(214)등을 포함하여 복합카메라모듈(210)과 유사하게 형성될 수 있다.
복합카메라모듈(210), 열화상카메라모듈(240)의 내부에는 질소가스를 충전하여 습기가 유입되거나 외부와의 온도차에 의해 내부에 결로 현상이 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다. 질소가스는 예를 들어, 각각의 모듈 외주부에 마련된 충전구 등을 통해서 주입될 수 있으며, 필요한 경우, 상기 복합카메라모듈(210), 및 열화상카메라모듈(240)뿐만 아니라, 제1 조명모듈(220)과 제2 조명모듈(230)의 내부에도 질소가스를 충전하여 결로 현상이 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다.
도 4 내지 도 6은 도 3의 영상촬영부의 영상 촬영과정을 개념적으로 도시한 도면이다.
이하, 도 4 내지 도 6을 참조하여 영상촬영부의 영상 촬영과정에 대해 설명하되, 컬러영상 및 적외선영상의 촬영과정에 대해서 중점적으로 설명한다.
우선, 도 4에 도시된 바와 같이 제어부(30)가 제어신호(S2)를 송출하면, 제어신호(S2)가 복합카메라모듈(210)및 제1 조명모듈(220)에 전달된다. 따라서, 제1 조명모듈(220)로부터 가시광이 조사된다. 이와 같은 상태는 신호감지부(10)가 비영상신호(S1)를 식별하여 제어부(30)에 감지신호(S2)를 송출한 상태일 수 있다.
이 때, 비영상신호(S1)는 예를 들어, 특정 물체나 물체의 주변의 음향, 진동, 수분량, 유독가스의 양, 온도, 및 물체의 수직위치나 방위 등 전술한 센서 중 어느 하나로 감지 가능한 물리적신호가 될 수 있고, 감지신호(S2)는 예를 들어, 이러한 비영상신호(S1) 검출시 센서로부터 발생하여 제어부(30)에 전달되는 전기신호가 될 수 있으며, 제어신호(S3)는 예를 들어, 제어부(30)로부터 영상촬영부(20)로 다시 피드백되는 온/오프 등의 제어정보를 포함하는 전기신호가 될 수 있다.
하지만, 이물질(B)이 과량 분포하는 경우, 제1 조명모듈(220)로부터 조사된 가시광(L1)은 피사체(A)까지 도달하지 못하고 이물질(B)표면에서 반사될 수 있다. 또한, 이물질(B)이 보호유리부(212)표면에 부착된 경우 반사된 가시광(L1)마저도 복합카메라모듈(210)내부로 진입하지 못한다. 이러한 상태에서는 영상이 획득되지 않는다.
이 때, 브러쉬(216)를 구동하여 도 5에 도시된 바와 같이 보호유리부(212)에 부착된 이물질(B)들을 용이하게 제거할 수 있다. 브러쉬(216)는 수동 또는 제어 알고리즘 등에 의해 자동으로 구동될 수 있다.
이와 같이 보호유리부(212)표면에 부착된 이물질(B)이 제거되면, 복합카메라모듈(210)은 이물질(B)에 반사된 가시광(L1)을 촬영하여 피사체(A)대신 이물질(B)이 포착된 영상을 획득하게 된다. 복합카메라모듈(210)이 획득한 영상은 제어부(30)로 전달된다.
제어부(30)는 이물질(B)이 포착된 영상을 판독하고, 제어신호(S3)를 다시 송출한다. 이 때 송출한 제어신호(S3)는 도 6에 도시된 바와 같이 제2 조명모듈(230)에 전달되어 제2 조명모듈(230)이 적외선광(L2)을 조사하도록 제어한다. 또한, 제어신호(S3)를 수신한 복합카메라모듈(210)은 적외선필터(215)를 구동하여 이를 보호유리부(212)와 촬상소자(214)사이에 삽입한다.
이로써, 적외선광(L2)이 이물질(B)을 투과하여 피사체(A)까지 도달하고, 복합카메라모듈(210)은 적외선필터(215)를 통해 이를 촬영하여 피사체(A)의 투시영상을 얻는 것이다. 신호감지부(10)의 감지신호(S2) 송출과정으로부터 적외선광(L2)으로 피사체(A)의 투시영상을 얻는 과정은 도 4 내지 도 6의 과정을 거쳐 유기적으로 진행된다. 따라서, 다양한 영역대의 광을 복합적으로 이용하여 위험요소를 용이하게 탐지할 수 있다.
도 7은 도 1의 영상촬영부의 사시도이고, 도 8 및 도 9는 도 7의 영상촬영부의 작동도이며, 도 10 및 도 11은 도 7의 영상촬영부의 브러쉬의 작동과정을 도시한 도면이다.
이하, 도 7 내지 도 11을 참조하여, 영상촬영부(20)의 구체적인 구성, 회전작동, 및 브러쉬에 대해 좀 더 상세히 설명한다.
도 7을 참조하면, 영상촬영부(20)는 몸체(21)와 몸체(21)의 일 측에 회전 가능하게 결합되는 제1 회전축(22), 이와 이격되어 몸체(21)의 타 측에 회전 가능하게 결합되는 제2 회전축(23), 일단부는 제1 회전축(22)및 제2 회전축(23)중 어느 하나에 연결되고 타단부는 몸체(21)에 힌지 결합되는 지지브라켓(24)을 포함한다. 복합카메라모듈(210), 열화상카메라모듈(240), 제1 조명모듈(220), 및 제2 조명모듈(230)은 지지브라켓(24)의 서로 다른 지점에 각각 고정된다.
우선, 몸체(21)는 내부에 수용공간을 갖는 실린더가 서로 교차된 형태로 형성될 수 있으며, 예를 들어, T자 형상 또는 L자 형상과 같은 형상으로 형성될 수 있다.
제1 회전축(22)은 이러한 몸체(21)에 결합되어 도면상의 수직방향으로 형성된다. 따라서, 제1 회전축(22)이 외부에 고정되면, 몸체(21)가 제1 회전축(22)을 중심으로 좌우로 회전할 수 있다. 제1 회전축(22)은 몸체(21)내부에 마련된 구동부에 연결되어 제어신호에 의해 구동될 수 있다.
반면, 제2 회전축(23)은 제1 회전축(22)과 수직방향으로 결합되어 도면상의 수평방향으로 놓인다. 따라서, 제2 회전축(23)에 연결된 지지브라켓(24)은 제2 회전축(23)을 중심으로 상하 방향으로 회전할 수 있다. 제2 회전축(23)역시 몸체(21)내부에 마련된 구동부에 연결되어 제어신호에 의해 구동될 수 있다.
복합카메라모듈(210)및 열화상카메라모듈(240)은 도시된 바와 같이 지지브라켓(24) 하부에 서로 평행하게 고정될 수 있다. 즉, 영상촬영부(20)가 회전하여 정렬하는 방향으로 복합카메라모듈(210)및 열화상카메라모듈(240)이 서로 동일한 방향으로 정렬되는 것이다. 이로써 하나의 피사체를 컬러영상, 적외선투시영상, 및 열화상 등의 다양한 방식으로 촬영할 수 있다.
제1 조명모듈(220)및 제2 조명모듈(230)역시 복합카메라모듈(210)또는 열화상카메라모듈(240)의 정렬방향과 평행하게 고정된다. 이와 같이 배치되어 제1 조명모듈(220)에서 조사된 가시광과 제2 조명모듈(230)에서 조사된 적외선광이 피사체가 위치하는 방향으로 적절히 조사될 수 있다.
브러쉬(216)는 복합카메라모듈(210)과 열화상카메라모듈(240)사이에 이동 가능하게 형성되며, 예를 들어, 도시된 바와 같이 복합카메라모듈(210)및 열화상카메라모듈(240)의 사이에 형성된 힌지축(216a)에 회전 가능하게 결합될 수 있다.
한편, 제1 회전축(22)의 일 측에는 광각카메라모듈(250)이 결합될 수 있다. 광각카메라모듈(250)은 광각렌즈 또는 내부에서 방향이 조정되는 구동렌즈를 사용하여 영상촬영부(20)주위의 넓은 영역을 한꺼번에 촬영할 수 있다. 영상촬영부(20)는 광각카메라모듈(250)이 촬영한 영상을 통해서 피사체의 대략적인 위치를 판별한 후 피사체가 위치하는 방향으로 용이하게 회전할 수 있다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 영상촬영부(20)는 전술한 바와 같이 제1 회전축(22)을 중심으로 하여 일 방향으로부터 그 반대방향으로 도 8에 도시된 바와 같이 180도 또는 360도까지 회전한다. 또한, 이와 같이 1차적으로 촬영방향이 설정된 상태에서 다시 제2 회전축(23)을 중심으로 상하방향으로 회전하여 도 9에 도시된 바와 같이 위 또는 아래의 다양한 각도로 촬영방향을 변화시킬 수 있는 것이다. 제어부(30)는 신호감지부(10)가 송출한 감지신호를 분석하여 비영상신호가 식별된 발신지점을 파악하고, 이러한 발신지점을 향하도록 제어하는 제어신호를 인가하여 영상촬영부(20)를 회전시킨다.
이어서, 도 10 및 도 11을 참조하면, 브러쉬(216)는 도시된 바와 같이 힌지축(216a)을 중심으로 좌측 또는 우측으로 반복적으로 회전할 수 있다. 이 때, 브러쉬(216)의 솔 부분이 복합카메라모듈(210)또는 열화상카메라모듈(240)의 전면부에 위치한 보호유리부(212, 241)에 접촉되어 이물질이 용이하게 제거된다. 필요한 경우, 브러쉬(216)는 제1 조명모듈(220)또는 제2 조명모듈(230)에 설치되어 제1 조명모듈(220)또는 제2 조명모듈(230)전면의 투광부(221, 231)에 부착된 이물질을 용이하게 제거할 수 있다.
한편, 복합카메라모듈(210)과 열화상카메라모듈(240)의 사이에는 브러쉬클리너(217)가 형성될 수 있다. 브러쉬클리너(217)는 브러쉬(216)의 이동경로 상에 배치되며, 바람직하게는 도시된 바와 같이 복합카메라모듈(210)과 열화상카메라모듈(240)사이에 수직으로 배치될 수 있다.
브러쉬클리너(217)는 도 11에 도시된 바와 같이 브러쉬(216)의 솔 부분을 향해 반복적으로 돌출되는 돌출구조를 포함할 수 있다. 이러한 구조를 통해 브러쉬(216)가 이동할 때마다 브러쉬(216)를 용이하게 세척할 수 있다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 일 실시예에 의한 수중 탐색용 복합 모니터링 장치의 모니터링 방법을 도시한 순서도이다.
이하, 도 1 내지 도 13을 모두 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 수중 탐색용 복합 모니터링 장치의 모니터링 방법에 대해 상세히 설명한다.
최초에 신호감지부(10)가 비영상신호를 식별하여 감지신호를 송출하면(S100), 제어부(30)가 제어신호를 재송출하고, 미리 광각카메라모듈(250)으로 주변을 탐색한다(S110). 제어신호를 수신한 영상촬영부(20)는 다양한 각도로 움직여 비영상신호의 발신지점을 향해 회전할 수 있다(S120).
영상촬영부(20)가 회전하면 브러쉬(216)를 구동하여 복합카메라모듈(210)표면에 부착된 이물질을 우선적으로 제거한 후(S130), 제1 조명모듈(220)이 가시광을 조사하고, 복합카메라모듈(210)이 가시광 영역을 촬영하도록 제어한다(S140). 이는 모두 제어부(30)의 제어신호에 의해 이루어진다.
이 때, 보호유리부(212)에 부착된 이물질이 제거되지 않으면, 영상이 획득되지 않는다(S150). 이와 같이 영상획득에 실패한 경우 브러쉬(216)를 구동하여 이물질을 제거하고 가시광을 조사 및 촬영하는 과정을 반복한다.
이와 같은 과정이 반복적으로 진행되면, 가시광 영역을 촬영한 컬러영상을 얻을 수 있다. 영상에 이물질이 포착되지 않았다면, 곧바로 피사체의 컬러영상을 획득한다(S170).
그러나, 이물질이 영상촬영부(20)주위에 과량 분포된 경우 영상촬영부(20)가 향하는 방향에 위치한 피사체 대신 이물질이 영상에 포착될 수 있으며(S160), 이 때, 제어부(30)가 복합카메라모듈(210)및 제2 조명모듈(230)각각에 다시 제어신호를 송출한다.
제어신호를 수신한 복합카메라모듈(210)은 적외선필터(215)를 구동하여 삽입(S180)하고, 제어신호를 수신한 제2 조명모듈(230)은 적외선광을 조사한다(S190). 따라서, 이물질 너머에 있는 피사체의 적외선 영상을 용이하게 획득할 수 있다(S200).
한편, 열화상카메라모듈(240)은 이와 독립적으로 작동할 수 있다. 최초에 신호감지부(10)가 비영상신호를 식별하여 감지신호를 송출하면(S300), 제어부(30)가 제어신호를 재송출하고, 미리 광각카메라모듈(250)로 주변을 탐색한다(S310). 이후 영상촬영부(20) 전체가 비영상신호의 발신지점을 향해 회전할 수 있다(S320).
이후 브러쉬(216)는 열화상카메라모듈(240)의 전면에 위치하여 열화상카메라모듈(240)의 보호유리부(241)를 세척하고(S330), 열화상카메라모듈(240)이 피사체의 열화상을 촬영한다(S340).
이 때에도 과량의 보호유리부(241)에 부착된 이물질이 완전히 제거되지 않으면 열화상을 얻지 못할 수 있다(S350). 따라서, 브러쉬(216)를 구동하고 열화상의 촬영하는 작업을 반복적으로 진행하여 피사체의 열화상을 용이하게 획득할 수 있다(S360). 이러한 방법으로 수중 및 밀폐된 지하공간 등의 위험지역을 용이하게 모니터링 할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서도 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
1, 1-1, 1-2, 1-3, 1-4: 수중 탐색용 복합 모니터링 장치
10, 10-1, 10-2, 10-3, 10-4: 신호감지부
20, 20-1, 20-2, 20-3, 20-4: 영상촬영부
21: 몸체 22: 제1 회전축
23: 제2 회전축 24: 지지브라켓
30, 30-1, 30-2, 30-3, 30-4: 제어부
40, 40-1, 40-2, 40-3, 40-4: 데이터기록부
50, 50-1, 50-2, 50-3, 50-4: 모니터링부
60, 60-1, 60-2, 60-3, 60-4: 방재신호송출부
110: 음향센서 120: 진동감지센서
130: 수분감지센서 140: 가스감지센서
150: 온도센서 160: 심도센서
170: 방위센서 210: 복합카메라모듈
211: 하우징 212, 241: 보호유리부
213: 줌렌즈어셈블리 214: 촬상소자
215: 적외선필터 216: 브러쉬
216a: 힌지축 217: 브러쉬클리너
220: 제1 조명모듈 221, 231: 투광부
230: 제2 조명모듈 240: 열화상카메라모듈
250: 광각카메라모듈
A: 피사체 B: 이물질
S1: 비영상신호 S2: 감지신호
S3: 제어신호 L1: 가시광
L2: 적외선광

Claims (12)

  1. 복수의 센서를 포함하여 주변의 비영상신호를 식별하고 감지신호를 송출하는 신호감지부;
    상기 감지신호를 수신 및 분석하여 제어신호를 송출하는 제어부;
    상기 제어신호를 입력받아 상기 비영상신호의 발신지점을 향해 회전하고 상기 발신지점을 촬영하는 영상촬영부; 및
    상기 영상촬영부가 촬영한 영상신호를 제공받아 외부로 표시하는 모니터링부를 포함하되,
    상기 영상촬영부는 가시광 영역을 촬영하여 피사체의 컬러영상을 얻거나, 근적외선 영역을 촬영하여 피사체의 적외선영상을 얻거나, 열변화를 감지하여 피사체의 열화상을 얻는 것 중 적어도 하나가 가능한 카메라모듈을 하나 이상 포함하되,
    상기 영상촬영부는 몸체와,
    상기 몸체 일 측에 회전 가능하게 결합되는 제1 회전축과,
    상기 제1 회전축과 수직한 방향으로 상기 몸체 타 측에 회전 가능하게 결합되는 제2 회전축과,
    일단부가 상기 제1 회전축 및 상기 제2 회전축 중 어느 하나에 연결되고, 타단부가 상기 몸체에 힌지결합되어 상기 몸체에 대해 상대적으로 회전하며, 일 측에 상기 카메라모듈이 고정되는 지지브라켓, 및
    상기 지지브라켓의 타 측에 고정되는 적어도 하나의 조명모듈을 더 포함하고,
    상기 카메라모듈은,
    가시광 영역 및 근적외선 영역을 선택적으로 촬영하여 상기 컬러영상 또는 상기 적외선영상을 얻는 복합카메라모듈, 및
    열변화를 감지하여 상기 열화상을 얻는 열화상카메라모듈이고,
    상기 조명모듈은,
    피사체를 향해 가시광을 조사하는 제1 조명모듈, 및
    피사체를 향해 적외선광을 조사하는 제2 조명모듈을 포함하고,
    상기 복합카메라모듈과 상기 열화상카메라모듈 사이에 이동 가능하게 장착되고,
    상기 복합카메라모듈의 전면부 및 상기 열화상카메라모듈의 전면부 중 적어도 하나에 밀착되는 브러쉬를 더 포함하고,
    상기 브러쉬는 상기 복합카메라모듈과 상기 열화상카메라모듈 사이에 형성된 힌지축에 회전 가능하게 결합되고,
    상기 브러쉬의 이동경로 상에 배치되고, 상기 브러쉬와 단속적으로 밀착되며 상기 브러쉬의 솔부분을 향해 반복적으로 돌출된 돌출구조가 포함된 브러쉬클리너를 더 포함하는 수중 탐색용 복합 모니터링 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 복합카메라모듈은 하우징과,
    상기 하우징의 전면부에 결합된 보호유리와,
    상기 하우징 내측에 형성되는 촬상소자, 및
    상기 보호유리와 상기 촬상소자 사이에 유동가능하게 삽입되어, 상기 보호유리를 통해 입사하는 적외선을 투과시키는 적외선 필터를 포함하는 수중 탐색용 복합 모니터링 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 센서는, 음향신호를 감지하는 음향센서, 진동신호을 감지하는 진동감지센서, 공기 중 수분량을 감지하는 수분감지센서, 유독가스의 누출여부를 판별하는 가스감지센서, 온도를 감지하는 온도센서, 상기 신호감지부와 상기 영상촬영부의 수직위치를 감지하는 심도센서, 및 상기 신호감지부와 상기 영상촬영부가 향하는 방향의 방위를 감지하는 방위센서 중 적어도 어느 하나인 수중 탐색용 복합 모니터링 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 카메라모듈 내부에 질소가 충전되는 수중 탐색용 복합 모니터링 장치.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
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