KR101662577B1 - Ｓｃａｄａ 시스템의 실시간 동영상 원격 감시 장치 및 방법 - Google Patents

Ｓｃａｄａ 시스템의 실시간 동영상 원격 감시 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 원격지에 설치되어 화각을 이동시켜가며 동영상을 촬영하는 원격 카메라를 통해 다수의 수동형 장비를 촬영하고 각 수동형 장비의 기준표식을 판독해 수동형 장비의 감시 영역 정보를 정확히 판별함으로써 영상 분석을 통해 원격지의 분산된 수동형 장비에 대하여도 상태 정보 데이터를 실시간으로 모니터링할 수 있도록 하는 SCADA 시스템의 실시간 동영상 원격 감시 장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

ＳＣＡＤＡ 시스템의 실시간 동영상 원격 감시 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR REMOTE GUARDING OF SCADA SYSTEM USING MOVING PICTURE}
본 발명은 SCADA 시스템의 실시간 동영상 원격 감시 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원격지에 설치되어 화각을 이동시켜가며 동영상을 촬영하는 원격 카메라를 통해 다수의 수동형 장비를 촬영하고 각 수동형 장비의 기준표식을 판독해 수동형 장비의 감시 영역 정보를 정확히 판별함으로써 영상 분석을 통해 원격지의 분산된 수동형 장비에 대하여도 상태 정보 데이터를 실시간으로 모니터링할 수 있도록 하는 SCADA 시스템의 실시간 동영상 원격 감시 장치 및 방법에 관한 것이다.
원격감시제어시스템(SCADA: Supervisory Control and Data Acquisition)은 통신 경로상의 아날로그 또는 디지털 신호를 사용하여 원격장치의 상태 정보 데이터를 원격소장치(remote terminal unit)로 수집, 수신, 기록, 표시하여 중앙 제어 시스템이 원격장치를 감시하는 제어 시스템을 정의한다.
원격감시제어시스템은 일반적으로, 발전·송배전시설, 석유화학 플랜트, 제철공정 시설, 공장 자동화 시설 등 여러 종류의 원격지 시설 장치를 중앙 집중식으로 감시 제어하는 시스템이다.
원격감시제어시스템은 원격장치의 경보 상태에 따라 미리 규정된 동작을 하는 감시시스템의 기능 경보 기능, 원격 외부장치를 선택적으로 수동/자동 복합으로 동작하는 감시 제어 기능, 원격장치의 상태 정보를 수신, 표시/기록하는 감시 시스템의 지시·표시 기능을 수행한다. 원격장치의 개수나 형태에 따라 수많은 감시화면들이 존재할 수 있으며, 각 감시화면들은 시간, 장소에 따라 정확하게 표시되어야 한다. 또한 감시화면은 원격장치마다의 상태 및 특성이 나타나도록 관리자의 의도하에 작화된다.
하지만, 원격지에서 운영되는 각종 원격지 시설들 중 일부 장비는 자체적으로 현재 상태에 대한 상태 정보 데이터를 출력할 수 없는 경우가 많다. 또한 장비의 운영 상태를 표시램프의 점등 방식으로 표시하는 콘솔 패널이나 계기반 그리고 각종 스위치 박스 등은 대부분 현장에서 시각적으로 그 상태를 확인해야만 하는 한계가 있다. 따라서 최근에는 이 같이 상태 정보 데이터를 출력할 수 없는 기존의 수동형 장비들에 대하여도 중앙에서 실시간으로 상태 정보를 모니터링하고자 하는 요구가 늘어나고 있는 실정이다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 원격지에 설치되어 화각을 이동시켜가며 동영상을 촬영하는 원격 카메라를 통해 다수의 수동형 장비를 촬영하고 각 수동형 장비의 기준표식을 판독해 수동형 장비의 감시 영역 정보를 정확히 판별함으로써 영상 분석을 통해 원격지의 분산된 수동형 장비에 대하여도 상태 정보 데이터를 실시간으로 모니터링할 수 있도록 하는 SCADA 시스템의 실시간 동영상 원격 감시 장치 및 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명에 따르면, 원격지의 원격 카메라로부터 감시 동영상을 감시하고 변화 여부를 판별하여 수동형 장비의 현재 상태에 대한 상태 정보 데이터를 생성하는 SCADA 시스템의 실시간 동영상 원격 감시 장치를 제공한다.
바람직하게는, 상기 감시 동영상은 원격 카메라가 화각을 이동시켜가며 서로 이격되어 분산된 다수의 수동형 장비를 촬영한 영상인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 수동형 장비의 외면에는 기준표식이 고정되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 기준표식은 고유정보 구역과 확장정보 구역으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 고유정보 구역은 기준표식이 부착된 수동형 장비의 고유정보가 숫자, 문자, 기호 중 적어도 하나 이상으로 표시되는 구역인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 확장정보 구역은 기준표식이 포함된 이미지에서 기준표식의 위치를 중심으로 이미지를 확장하는 방향에 대한 정보가 확장바로 표시되는 구역인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 원격지의 원격 카메라로부터 촬영된 감시 동영상을 수신하는 영상 입력부; 상기 영상 입력부로부터 감시 동영상을 전달받아 저장하는 영상 DB; 상기 감시 동영상의 영상 프레임 내에서 기준표식을 검출하여 기준표식 이미지를 추출하는 기준표식 검출부; 상기 기준표식 검출부에서 추출된 기준표식 이미지에서 기준표식의 고유정보를 판별하고 감시정보 DB에 저장된 수동형 장비별 확장 크기값을 참조해 확장 크기값을 추출하는 고유정보 판별부; 상기 기준표식 검출부에서 추출된 기준표식 이미지에서 기준표식의 확장정보를 판별해 확장 방향을 추출하는 확장정보 판별부; 상기 확장 크기값과 확장 방향을 참조해 수동형 장비가 포함된 영상 프레임에서 해당 기준표식을 중심으로 이미지를 확장시켜 감시구역을 추출하는 이미지 확장부; 추출된 상기 감시구역에 대하여 기준표식의 고유정보를 통해 감시영역 좌표정보를 가져와 감시영역을 확정하는 감시영역 추출부; 상기 감시영역의 이미지 변화 여부를 판별하는 이미지 변화 판별부; 및 상기 이미지 변화 판별부의 판별 결과에 따라 해당 수동형 장비의 상태 정보 데이터를 생성하는 상태정보 생성부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편 본 발명에 따르면, 원격지의 원격 카메라로부터 감시 동영상을 감시하고 변화 여부를 판별하여 수동형 장비의 현재 상태에 대한 상태 정보 데이터를 생성하는 SCADA 시스템의 실시간 동영상 원격 감시 방법을 제공한다.
바람직하게는, 상기 감시 동영상은 원격 카메라가 화각을 이동시켜가며 서로 이격되어 분산된 다수의 수동형 장비를 촬영한 영상인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 수동형 장비의 외면에는 기준표식이 고정되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 기준표식은 고유정보 구역과 확장정보 구역으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 고유정보 구역은 기준표식이 부착된 수동형 장비의 고유정보가 숫자, 문자, 기호 중 적어도 하나 이상으로 표시되는 구역인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 확장정보 구역은 기준표식이 포함된 이미지에서 기준표식의 위치를 중심으로 이미지를 확장하는 방향에 대한 정보가 확장바로 표시되는 구역인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, (A) 영상 감시부가 원격지의 원격 카메라로부터 전달되는 감시 동영상을 수신하고, 수신된 감시 동영상을 영상 DB에 저장하는 단계; (B) 영상 감시부가 기준표식 검출부를 통해 수신되는 감시 동영상의 영상 프레임 내에서 기준표식이 검출되는지 여부를 판단하는 단계; (C) 감시 동영상의 영상 프레임 내에서 기준표식이 검출된 경우, 영상 감시부가 기준표식이 포함된 프레임 이미지를 추출하고, 이 프레임 이미지에서 기준표식 이미지만을 추출하는 단계; (D) 영상 감시부가 추출된 기준표식 이미지에서 고유정보 판별부를 통해 해당 기준표식의 고유정보를 판별하고, 감시정보 DB에 저장된 수동형 장비별 확장 크기값을 참조해 확장 크기값을 추출하는 단계; (E) 영상 감시부가 추출된 기준표식 이미지에서 확장정보 판별부를 통해 해당 기준표식의 확장정보를 판별하고 확장 방향을 추출하는 단계; (F) 영상 감시부가 상기 고유정보에 따른 확장 크기값과 확장정보에 따른 확장 방향을 참조해 수동형 장비가 포함된 영상 프레임에서 해당 기준표식을 중심으로 이미지를 확장시켜 감시구역을 추출하는 단계; (G) 영상 감시부가 추출된 감시구역에 대하여 상기 기준표식의 고유정보를 통해 감시영역 좌표정보를 가져와 감시영역을 확정하는 단계; 및 (H) 영상 감시부가 이미지 변화 판별부를 통해 상기 감시영역의 이미지 변화 여부를 판단하고, 감시영역의 이미지 변화가 발생한 경우, 해당 수동형 장비의 상태 정보 데이터를 생성하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 원격지에 설치되어 동영상을 촬영하는 원격 카메라가 수동형 장비의 외관을 촬영하여 촬영된 감시 동영상을 실시간으로 제어 시스템으로 전송하도록 하고, 제어 시스템에서는 이 감시 동영상을 분석해 수동형 장비 외관의 변화 여부를 판독해 상태 정보 데이터를 생성하도록 함으로써 원격지 수동형 장비에 대하여도 상태 정보 데이터를 실시간으로 모니터링할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한 원격 카메라가 화각을 이동시켜가며 서로 이격되어 분산된 다수의 수동형 장비를 촬영할 수 있도록 하고, 제어 시스템이 이 같이 화각이 움직이는 감시 동영상에서 기준표식을 통해 각각의 수동형 장비 외관을 정확히 분리해 하나의 원격 카메라만으로 분산된 다수의 수동형 장비에 대한 상태 정보 데이터를 생성하도록 함으로써 설치 비용과 운영 비용을 효과적으로 절감시킬 수 있게 되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 SCADA 시스템을 나타내는 블럭도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제어 시스템을 나타내는 블럭도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 SCADA 시스템의 이벤트 기록 방법을 설명하기 위한 순서도.
도 4는 기준표식이 포함된 감시 동영상을 설명하기 위한 도면.
도 5는 기준표식의 일예를 설명하기 위한 도면.
도 6은 감시 동영상 내 기준표식을 이용한 영상 감시 과정을 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 제어 시스템의 영상 감지부를 나타내는 블럭도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 SCADA 시스템의 영상 감시 방법을 설명하기 위한 순서도.
본 발명의 동작상의 이점 및 실시 예에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부도면을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
먼저 도 1에는 본 발명이 적용되는 SCADA 시스템을 나타내는 블럭도가 도시되어 있다.
본 발명이 적용되는 SCADA 시스템은, 원격지에서 운영되는 원격 장치(10) 및 원격 카메라(20), 그리고 정보 통신망을 통해 이 같은 원격 장치(10) 및 원격 카메라(20)로부터 상태 정보 데이터를 수집하고 기록하며 관리자에게 원격 장치마다의 상태 및 특성이 나타나도록 작화하여 표시하는 제어 시스템(100)으로 구성될 수 있다.
이 같은 원격 장치(10) 및 원격 카메라(20)는 특정 산업현장 전체, 또는 지리적으로 넓게 퍼져있는 산업 단지에 설치되어 운영된다. 여기에서 원격 장치(10)는 PLC(Programmable Logic Controller)나 RTU(Remote Terminal Unit)로 이루어질 수 있으며, 해당 원격지의 공정에 사용되며 외부로 상태 정보 데이터를 보낼 수 있는 현장 장비일 수 있다. 상기 원격 카메라(20)는 원격지의 현장에 설치된 카메라이며 현장의 공정이나 장비 운용 현황을 촬영한 감시 동영상을 실시간으로 상기 제어 시스템(100)으로 전달할 수 있게 구성된다.
또한 상기 제어 시스템(100)은 상기 원격 장치(10)나 원격 카메라(20)로부터 전달되는 데이터를 인간에게 친숙한 형태로 변환(작화)하여 보여주게 되며, 이것을 통해 관리자가 해당 공정이나 장비 운용 현황을 감시하고 제어하게 한다.
또한 상기 정보 통신망은 멀리 떨어져 있는 원격 장치(10)나 원격 카메라(20)와 제어 시스템(100)이 서로 통신할 수 있도록 구비된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제어 시스템을 나타내는 블럭도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 제어 시스템(100)은, 상기 원격 카메라(20)로부터 전달되는 원격지 공정 또는 장비 운용 현황에 대한 감시 동영상을 감시하고 변화 여부를 판별하여 장비의 현재 상태에 대한 상태 정보 데이터를 생성하는 영상 감시부(110), 상기 원격 장치(10)로부터 전달되는 원격지의 현장 장비에 대한 상태 정보 데이터를 수신하여 관리하며 현장 장비의 현재 상태에 대한 상태 정보 데이터를 출력하는 디바이스 관리부(120), 상기 영상 감시부(110) 및 디바이스 관리부(120)로부터 전달되는 상태 정보와 관련 태그(Tag)를 저장관리하는 상태 정보 관리부(130), 상기 상태 정보 관리부(130)에 저장되는 실시간 상태 정보 및 관련 태그 중 관리자에 의해 지정된 일부 정보를 이용해 관리자가 볼 수 있는 모니터링 화면을 지속적으로 작화하는 평시 화면 작화부(150), 상기 평시 화면 작화부(150)에서 작화된 화면을 모니터(180)로 출력하여 표시하는 화면 표시부(155), 상기 상태 정보 관리부(130)에 저장되는 실시간 상태 정보 및 관련 태그에 대하여 관리자에 의해 미리 설정되는 이벤트 발생 조건을 관리하며 이 이벤트 발생 조건을 참조하여 상태 정보 관리부(130)에 저장되는 실시간 상태 정보 및 관련 태그를 분석해 이벤트 발생 여부를 감지하는 이벤트 감시부(160), 상기 이벤트 감시부(160)가 이벤트 발생을 감지하게 되면 상기 화면 표시부(155)를 통해 모니터(180)에 표출되는 현재 화면을 그대로 캡쳐하여 현재 화면 캡쳐 이미지 자료로서 이미지 저장부(190)에 저장시키는 화면 캡쳐부(165), 상기 상태 정보 관리부(130)에 저장되는 실시간 상태 정보 및 관련 태그에 대하여 관리자에 의해 이벤트 발생시 실행되도록 미리 설정되는 백그라운드 상황 편집 설정값을 관리하는 이벤트 관리부(140), 상기 이벤트 감시부(160)가 이벤트 발생을 감지하게 되면 상기 상태 정보 관리부(130)에 저장되는 실시간 상태 정보 및 관련 태그 중 상기 이벤트 관리부(140)의 백그라운드 상황 편집 설정값으로 지정된 상태 정보 및 관련 태그를 수집하는 백그라운드 상황 수집부(170), 상기 백그라운드 상황 수집부(170)를 통해 수집된 상태 정보 및 관련 태그를 이용해 모니터로 보여지지 않는 백그라운드 상황을 이미지 또는 문서로 편집하고 편집되는 백그라운드 상황을 백그라운드 상황 캡쳐 자료로서 이미지 저장부(190)에 저장시키는 이벤트 편집부(175) 및 상기 화면 캡쳐부(165)의 현재 화면 캡쳐 이미지 자료와 백그라운드 상황 캡쳐 자료를 저장 관리하는 이미지 저장부(190)을 포함하여 구성될 수 있다.
여기에서 이벤트라 함은 장비의 오동작, 한계초과나 동작정지 등과 같은 부정적인 비상 상황일 수 있으며, 목표치 달성과 같은 긍정적인 상황일 수 있다. 결국 이러한 이벤트 상황은 관리자의 적극적인 개입이 필요한 상황이므로 관리자에게 즉각적으로 통보될 필요가 있으며 또한 부정적인 비상 상황일 경우 장비의 다양한 상태 정보를 통해 원인 분석이 있어야 하며 나아가 원인 분석에 따른 알람 이벤트 모델링 작업을 병행해 비상 상황의 패턴화도 이루어져야 할 것이다.
한편 이 같은 제어 시스템(100)은 평시에는 상태 정보 관리부(130)에서 관리되는 원격지 장비의 실시간 상태 정보 및 관련 태그를 이용해 관리자가 볼 수 있는 평시 화면을 작화하고 모니터(180)로 출력함으로써 관리자가 모니터를 통해 원격지 장비의 상태를 관찰할 수 있도록 한다.
이때 관리자가 볼 수 있는 화면은 제한되어 있기 때문에 상태 정보 관리부(130)에서 관리되는 모든 원격지 장비의 실시간 상태 정보 및 관련 태그가 한꺼번에 모두 표시될 수는 없다. 더군다나 관리자가 자신이 원하는 정보만을 보다 효율적으로 모니터링할 수 있도록 감시화면이 원격장치마다의 상태 및 특성이 나타나도록 관리자의 의도하에 작화되기 때문에 화면에 표시되는 정보의 양은 더욱 제한되게 된다.
따라서 이벤트 발생시 단순히 화면 캡쳐부(165)가 현재 모니터(180)에 표시되고 있는 현재 화면을 그대로 캡쳐하여 현재 화면 캡쳐 이미지 자료로서 이미지 저장부(190)에 저장하는 현재의 방식으로는 제한된 정보만이 다루어지기 때문에 앞서 기술한 이벤트 발생에 따른 원인 분석에 제한이 따르고 나아가 원인 분석에 따른 알람 이벤트 모델링 작업에도 한계가 있다.
본 발명에서는 이벤트 발생시 상술한 현재 화면 캡쳐 이미지 자료 외에도 모니터(180)의 화면으로는 보여지지 않는 다양한 상태 정보들을 미리 지정된 형태(이미지, 문서 등)로 저장하도록 함으로써 이벤트 발생에 따른 원인 분석과 이 원인 분석에 따른 알람 이벤트 모델링 작업이 가능하도록 지원함에 특징이 있다.
이를 위해 먼저 관리자는 이벤트 발생시 원인 분석에 필요한 상태 정보 및 관련 태그를 지정하고 이 상태 정보 및 관련 태그를 이용한 자료의 형태를 설정하게 되며, 이 같은 설정 정보는 백그라운드 상황 편집 설정값으로서 이벤트 관리부(120)에 저장되게 된다.
그리고 이벤트 감시부(160)에서 이벤트 발생이 감지되면, 기본적인 루틴으로 상기 화면 캡쳐부(165)는 모니터(180)에 표출되는 현재 화면을 그대로 캡쳐하여 현재 화면 캡쳐 이미지 자료로서 이미지 저장부(190)에 저장하게 될 것이다.
이와 별도로 상기 백그라운드 상황 수집부(170)는 이벤트 관리부(120)에 미리 저장된 이벤트 발생시 원인 분석에 필요한 상태 정보 및 관련 태그를 수집하게 된다. 그리고 이벤트 편집부(175)에서는 백그라운드 상황 수집부(170)를 통해 수집된 상태 정보 및 관련 태그를 이용해 모니터로 보여지지 않는 백그라운드 상황을 관리자가 미리 설정한 자료의 형태(이미지, 문서)로 편집하고 편집되는 백그라운드 상황을 백그라운드 상황 캡쳐 자료로서 이미지 저장부(190)에 저장하게 되는 것이다.
이로써 관리자는 이벤트 발생 상황에 대하여 이미지 저장부(190)에 저장된 현재 화면 캡쳐 이미지 자료와 백그라운드 상황 캡쳐 자료를 참조하게 되며, 이를 통해 이벤트 발생에 따른 원인 분석과 이 원인 분석에 따른 알람 이벤트 모델링 작업을 할 수 있게 될 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 SCADA 시스템의 이벤트 기록 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3을 참조하면, 먼저 제어 시스템(100)은 관리자로부터 다양한 이벤트 발생 조건을 입력받고, 이를 이벤트 감시부(160)에 이벤트 발생 조건 정보로서 저장 관리하게 된다(S10).
여기에서 이벤트 발생 조건은 상태 정보 관리부(130)에 저장되는 실시간 상태 정보 및 관련 태그의 조합으로 이루어질 수 있다.
또한 제어 시스템(100)은 관리자로부터 이벤트 발생시 원인 분석에 필요한 상태 정보 및 관련 태그를 지정받고 이 상태 정보 및 관련 태그를 이용한 자료의 형태를 설정하며, 이를 이벤트 관리부(140)에 백그라운드 상황 편집 설정값으로서 저장 관리하게 된다(S12).
여기에서 상태 정보 및 관련 태그를 이용한 자료의 형태는 이미지, 문서 등 다양한 형태로 지원될 수 있다.
그리고 제어 시스템(100)은 평시 동작으로서 상태 정보 관리부(130)에서 관리되는 원격지 장비의 실시간 상태 정보 및 관련 태그를 이용해 관리자가 볼 수 있는 평시 화면을 작화하고 모니터(180)로 출력함으로써 관리자가 모니터를 통해 원격지 장비의 상태를 관찰할 수 있도록 지원하게 된다(S14).
이후, 상기 제어 시스템(100)은 이벤트 감시부(160)를 통해 이벤트 관리부(140)의 이벤트 발생 조건을 참조하여 상태 정보 관리부(130)에 저장되는 실시간 상태 정보 및 관련 태그를 분석해 이벤트 발생 여부를 판단하게 된다(S16).
상기 S16 단계의 판단결과, 이벤트가 발생된 경우, 상기 제어 시스템(100)은 화면 캡쳐부(165)를 통해 모니터(180)에 표출되는 현재 화면을 그대로 캡쳐하고(S18), 이를 현재 화면 캡쳐 이미지 자료로서 이미지 저장부(190)에 저장하게 된다(S20).
이와 병행하여, 이벤트가 발생된 경우 상기 제어 시스템(100)은 백그라운드 상황 수집부(170)를 통해 이벤트 관리부(140)에 저장되어 있는 백그라운드 상황 편집 설정값을 추출하고(S22), 이를 참조하여 지정된 상태 정보 및 관련 태그를 수집하게 된다(S24).
이후 상기 제어 시스템(100)은 수집된 상태 정보 및 관련 태그에 대하여 이벤트 편집부(175)를 통해 백그라운드 상황 편집 설정값을 참조하여 모니터로 보여지지 않는 백그라운드 상황을 이미지 또는 문서로 편집하고 편집되는 백그라운드 상황을 백그라운드 상황 캡쳐 자료로서 이미지 저장부(190)에 저장시키게 된다(S28).
한편, 원격지에서 운영되는 각종 원격지 시설들 중 일부 장비는 자체적으로 현재 상태에 대한 상태 정보 데이터를 출력할 수 없는 경우가 많다. 또한 장비의 운영 상태를 표시램프의 점등 방식으로 표시하는 콘솔 패널이나 계기반 그리고 각종 스위치 박스 등은 대부분 현장에서 시각적으로 그 상태를 확인해야만 하는 한계가 있다. 이 같은 조건의 원격지 장비를 이하에서는 수동형 장비(30)라 한다.
본 발명에서는 원격지에 설치되어 동영상을 촬영하는 원격 카메라(200)가 이들 수동형 장비(30)의 외관을 촬영하여 촬영된 감시 동영상을 실시간으로 제어 시스템(100)으로 전송하도록 하고, 제어 시스템(100)에서는 이 감시 동영상을 분석해 수동형 장비 외관의 변화 여부를 판독해 상태 정보 데이터를 생성하도록 함으로써 원격지 수동형 장비(30)에 대하여도 상태 정보 데이터를 실시간으로 모니터링할 수 있도록 함에 특징이 있다.
여기에 더해, 상기 원격 카메라(200)가 화각(angle of view)을 이동시켜가며 서로 이격되어 분산된 다수의 수동형 장비(30)를 촬영할 수 있도록 하고, 제어 시스템(100)이 이 같이 화각이 움직이는 감시 동영상에서 각각의 수동형 장비(30) 외관을 정확히 분리해 하나의 원격 카메라(200)만으로 분산된 다수의 수동형 장비(30)에 대한 상태 정보 데이터를 생성하도록 함으로써 설치 비용과 운영 비용을 효과적으로 절감시키도록 하는데 큰 특징이 있다.
먼저 이 같은 실시간 동영상 원격 감시를 위하여 도 4에 도시된 바와 같이 기준표식(40)이 수동형 장비(30)의 외면에 고정되게 된다.
먼저 상기 수동형 장비(30)는 상술한 바와 같이 원격지에서 운영되며, 자체적으로 현재 상태에 대한 상태 정보 데이터를 출력할 수 없거나, 장비의 운영 상태를 표시램프의 점등 방식으로 표시하는 콘솔 패널이나 계기반 그리고 각종 스위치 박스 등이어서 실제 현장에서 시각적으로 그 상태를 확인해야만 하는 장비를 의미한다. 도 4에는 다수의 표시램프를 외면에 가지는 콘솔 패널이 수동형 장비(30)로서 도시되어 있다.
상기 기준표식(40)은 도 4에 도시된 바와 같이 상기 수동형 장비(30)의 외면에 접착 또는 부착될 수 있다.
도 5를 함께 참조하면, 상기 기준표식(40)은 고유정보 구역(41)과 확장정보 구역(42)으로 구성된다.
상기 고유정보 구역(41)은 기준표식(40)이 부착된 수동형 장비(30)의 고유정보가 표시되는 구역으로 숫자, 문자, 기호 등의 다양한 형태로 수동형 장비(30)의 고유정보를 표시하게 된다. 도 5에서는 숫자 '1'이 고유정보로 사용되고 있으며, 이 같은 고유정보에 대하여 영상 감시부(110)의 감시정보 DB(114)에는 영상 확장 크기값이 관리되고 있다.
여기에서 영상 확장 크기값은 감시 동영상에서 실제 감시 구역을 추출하기 위한 정보로서, 확장 크기값에 따라 영상 내 상기 기준표식(40)의 이미지에서 해당 확장 크기값만큼 이미지를 확장시키고 이 확장된 이미지 영역을 감시 구역으로 추출하게 되는 것이다.
또한 상기 확장정보 구역(42)은 상기 확장 크기값을 판별한 후 기준표식(40)의 위치를 중심으로 확장 방향에 대한 정보를 하나 이상의 확장바로서 표시하게 된다. 도 5에서는 기준표식을 구획하는 사각형 박스에서 상부변과 우측변이 확장바이며 이 두 개의 확장바를 통해 이미지를 확장시킬 확장 방향을 알 수 있다.
이 같은 기준표식(40)을 이용한 감시 동영상 내 수동형 장비(30)에 대한 영상 감시 과정을 도 6을 참조하여 설명한다.
먼저 원격 카메라(20)가 화각을 이동시켜가며 서로 이격되어 분산된 다수의 수동형 장비(30)를 촬영하게 되면 이 감시 동영상에는 도 6의 (a)와 같이 수동형 장비(30)가 포함된 영상 프레임(점선)이 포함되게 될 것이다.
이러한 감시 동영상을 수신한 영상 감시부(110)는 영상 프레임 내에서 기준표식(40)을 검출하고 도 6의 (b)와 같이 기준표식 이미지(점선)만을 추출하게 될 것이다.
이후 추출된 기준표식 이미지를 통해 해당 기준표식(40)의 고유정보를 판별해 영상 확장 크기값을 추출하고 또한 해당 기준표식(40)의 확장정보를 판별해 확장방향을 추출하게 될 것이다.
상기 영상 감시부(110)는 추출된 확장방향과 확장 크기값을 참조해 도 6의 (c)와 같이 수동형 장비(30)가 포함된 영상 프레임에서 해당 기준표식을 중심으로 이미지를 확장시켜 감시구역(점선)을 추출하게 된다. 도 6의 (c)에는 상부변과 우측변이 확장방향으로 지정되어 있으므로 기준표식 구역을 중심으로 상부 방향과 우측 방향으로 확장 크기값만큼 기준표식 구역을 확장시켜 감시구역을 확정한 예가 도시되어 있다
그리고 상기 영상 감시부(110)는 추출된 감시구역에 대하여 상기 기준표식(40)의 고유정보를 통해 도 6의 (d)에 도시된 바와 같이 감시영역 좌표정보를 가져와 감시영역을 확정하고, 이 감시영역의 이미지 변화(색상 변화, 조도 변화, 모양 변화 등) 여부를 판별하게 되는 것이다.
이 같은 감시영역의 변화에 대한 정보는 곧 해당 수동형 장비(30)의 상태 정보 데이터가 된다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 제어 시스템의 영상 감지부를 나타내는 블럭도이다.
도 7을 참조하면, 영상 감시부(110)는, 원격지의 원격 카메라(200)로부터 촬영된 감시 동영상을 수신하는 영상 입력부(111), 상기 영상 입력부(111)로부터 감시 동영상을 전달받아 저장하는 영상 DB(119), 상기 감시 동영상의 영상 프레임 내에서 기준표식(40)을 검출하여 기준표식 이미지를 추출하는 기준표식 검출부(112), 상기 기준표식 검출부(112)에서 추출된 기준표식 이미지에서 기준표식(40)의 고유정보를 판별하고 감시정보 DB(114)에 저장된 수동형 장비별 확장 크기값을 참조해 확장 크기값을 추출하는 고유정보 판별부(113a), 상기 기준표식 검출부(112)에서 추출된 기준표식 이미지에서 기준표식(40)의 확장정보를 판별해 확장 방향을 추출하는 확장정보 판별부(113b), 상기 확장 크기값과 확장 방향을 참조해 수동형 장비(30)가 포함된 영상 프레임에서 해당 기준표식을 중심으로 이미지를 확장시켜 감시구역을 추출하는 이미지 확장부(115), 추출된 상기 감시구역에 대하여 기준표식(40)의 고유정보를 통해 감시영역 좌표정보를 가져와 감시영역을 확정하는 감시영역 추출부(116), 상기 감시영역의 이미지 변화(색상 변화, 조도 변화, 모양 변화 등) 여부를 판별하는 이미지 변화 판별부(117) 및 상기 이미지 변화 판별부(117)의 판별 결과에 따라 해당 수동형 장비(30)의 상태 정보 데이터를 생성하는 상태정보 생성부(118)를 포함하여 구성될 수 있다.
따라서 비록 자체적으로 현재 상태에 대한 상태 정보 데이터를 출력할 수 없는 수동형 장비라 하더라도 실시간 감시 동영상을 통해 수동형 장비의 현재 상태를 원격지에서 모니터링할 수 있게 된다.
더군다나 감시 동영상을 촬영하는 원격 카메라(200)가 화각을 이동시켜가며 서로 이격되어 분산된 다수의 수동형 장비(30)를 촬영하고, 이를 모니터링하는 제어 시스템에서 기준표식을 통해 다수의 수동형 장비(30)를 정확히 분리 감시할 수 있어서 하나의 원격 카메라(200)만으로 분산된 다수의 수동형 장비(30)에 대한 상태 정보 데이터를 생성할 수 있게 된다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 SCADA 시스템의 영상 감시 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 8을 참조하면, 먼저 영상 감시부(110)는 원격지의 원격 카메라(20)로부터 전달되는 감시 동영상을 수신하고, 수신된 감시 동영상을 영상 DB(119)에 저장하게 된다(S50).
이후 영상 감시부(110)는 기준표식 검출부(112)를 통해 수신되는 감시 동영상의 영상 프레임 내에서 기준표식(40)이 검출되는지 여부를 판단한다(S52).
상기 S52 단계의 판단 결과, 감시 동영상의 영상 프레임 내에서 기준표식(40)이 검출된 경우, 상기 영상 감시부(110)는 먼저 기준표식이 포함된 프레임 이미지를 추출하고(S54), 이 프레임 이미지에서 기준표식 이미지만을 추출하게 된다(S56).
이후 상기 영상 감시부(110)는 추출된 기준표식 이미지에서 고유정보 판별부(113a)를 통해 해당 기준표식(40)의 고유정보를 판별하고, 감시정보 DB(114)에 저장된 수동형 장비별 확장 크기값을 참조해 확장 크기값을 추출한다(S58).
또한 상기 영상 감시부(110)는 추출된 기준표식 이미지에서 확장정보 판별부(113b)를 통해 해당 기준표식(40)의 확장정보를 판별하고 확장 방향을 추출한다(S60).
이후, 상기 영상 감시부(110)는 상기 고유정보에 따른 확장 크기값과 확장정보에 따른 확장 방향을 참조해 수동형 장비(30)가 포함된 영상 프레임에서 해당 기준표식을 중심으로 이미지를 확장시켜 감시구역을 추출하게 된다(S62).
그리고 상기 영상 감시부(110)는 추출된 감시구역에 대하여 상기 기준표식(40)의 고유정보를 통해 감시영역 좌표정보를 가져와 감시영역을 확정하게 된다(S64).
이후 상기 영상 감시부(110)는 이미지 변화 판별부(117)을 통해 상기 감시영역의 이미지 변화(색상 변화, 조도 변화, 모양 변화 등) 여부를 판단하게 된다(S66).
상기 S66 단계의 판단 결과, 감시영역의 이미지 변화가 발생한 경우, 상기 영상 감시부(110)는 해당 수동형 장비(30)의 상태 정보 데이터를 변경하여 새로운 상태 정보 데이터를 생성하게 된다(S68).
한편 상술한 기준표식(40)을 이용한 감시 동영상 내 수동형 장비(30)에 대한 영상 감시 과정에서, 실제 원격 카메라(200)의 설치위치와 수동형 장비(30)의 장착위치 사이에는 물리적 기울기가 발생될 수 있으며, 그 결과 원격 카메라(200)에 의해 촬영된 영상 내에서 수동형 장비(30)의 외관은 이러한 물리적 기울기차에 의해 어느 정도의 형태 왜곡이 일어날 수 밖에 없다.
본 발명에서는 이러한 수동형 장비(30) 외관의 형태 왜곡을 보정하기 위해 수동형 장비(30)의 외면에 적어도 둘 이상의 기준표식(40)을 부착하는 방식을 제안한다.
예컨데, 사각형의 외관 형태를 가지는 수동형 장비(30)를 아래에서 위로 촬영한 영상을 상정하면 수동형 장비(30)의 영상 내 외관은 하단 부위에 비해 상단 부위로 갈수록 폭이 좁아지는 형태를 가지게 될 것이다. 이 문제를 해소하기 위해 수동형 장비(30)의 좌하단과 우상단에 각각 동일한 크기의 기준표식(40)을 부착하는 방식이다. 그러면 상기 영상 감시부(110)는 좌하단의 기준표식과 우상단의 기준표식의 영상 내 크기를 비교해 크기 왜곡값을 기울기값으로 산출하고 이 기울기값을 이용해 영상 내 수동형 장비(30)의 외관에 투영 변환 매트릭스를 확보하게 되는 것이다. 이 같은 투영 변환 매트릭스는 원격 카메라(200)의 설치위치와 수동형 장비(30)의 장착위치 사이의 물리적 기울기를 감안하여 영상 내 수동형 장비(30)의 정확한 크기와 확장 비율을 산출할 수 있도록 하며, 이를 통해 감시 동영상 내 수동형 장비(30)의 외관에 왜곡이 있더라도 영상을 통해 정확한 감시구역 및 감시영역의 추출이 가능하게 될 것이다.
본 발명은 도면에 도시된 일부 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10 : 원격 장치 20 : 원격 카메라
30 : 수동형 장비 40 : 기준표식
41 : 고유정보 구역 42 : 확장정보 구역
100 : 제어 시스템 110 : 영상 감시부
111 : 영상 입력부 112 : 기준표식 검출부
113a : 고유정보 판별부 113b : 확장정보 판별부
114 : 감시정보 DB 115 : 이미지 확장부
116 : 감시영역 추출부 117 : 이미지 변화 판별부
118 : 상태 정보 생성부 119 : 영상 DB
120 : 디바이스 관리부 130 : 상태 정보 관리부
140 : 이벤트 관리부 150 : 평시 화면 작화부
155 : 화면 표시부 160 : 이벤트 감시부
165 : 화면 캡쳐부 170 : 백그라운드 상황 수집부
175 : 이벤트 편집부 180 : 모니터
190 : 이미지 저장부

Claims (14)

  1. 수동형 장비를 촬영하는 원격지의 원격 카메라로부터의 감시 동영상을 감시하고 변화 여부를 판별하여 수동형 장비의 현재 상태에 대한 상태 정보 데이터를 생성하되,
    상기 수동형 장비의 외면에는 고유정보 구역과 확장정보 구역으로 구성되는 기준표식이 고정되고, 상기 고유정보 구역은 기준표식이 부착된 수동형 장비의 고유정보가 숫자, 문자, 기호 중 적어도 하나 이상으로 표시되는 구역이고, 상기 확장정보 구역은 기준표식이 포함된 이미지에서 기준표식의 위치를 중심으로 이미지를 확장하는 방향에 대한 정보가 확장바로 표시되는 구역이며,
    원격지의 원격 카메라로부터 촬영된 감시 동영상을 수신하는 영상 입력부;
    상기 영상 입력부로부터 감시 동영상을 전달받아 저장하는 영상 DB;
    상기 감시 동영상의 영상 프레임 내에서 기준표식을 검출하여 기준표식 이미지를 추출하는 기준표식 검출부;
    상기 기준표식 검출부에서 추출된 기준표식 이미지에서 기준표식의 고유정보를 판별하고 감시정보 DB에 저장된 수동형 장비별 확장 크기값을 참조해 확장 크기값을 추출하는 고유정보 판별부;
    상기 기준표식 검출부에서 추출된 기준표식 이미지에서 기준표식의 확장정보를 판별해 확장 방향을 추출하는 확장정보 판별부;
    상기 확장 크기값과 확장 방향을 참조해 수동형 장비가 포함된 영상 프레임에서 해당 기준표식을 중심으로 이미지를 확장시켜 감시구역을 추출하는 이미지 확장부;
    추출된 상기 감시구역에 대하여 기준표식의 고유정보를 통해 감시영역 좌표정보를 가져와 감시영역을 확정하는 감시영역 추출부;
    상기 감시영역의 이미지 변화 여부를 판별하는 이미지 변화 판별부; 및
    상기 이미지 변화 판별부의 판별 결과에 따라 해당 수동형 장비의 상태 정보 데이터를 생성하는 상태정보 생성부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 SCADA 시스템의 실시간 동영상 원격 감시 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 감시 동영상은 원격 카메라가 화각을 이동시켜가며 서로 이격되어 분산된 다수의 수동형 장비를 촬영한 영상인 것을 특징으로 하는 SCADA 시스템의 실시간 동영상 원격 감시 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 수동형 장비를 촬영하는 원격지의 원격 카메라로부터의 감시 동영상을 감시하고 변화 여부를 판별하여 수동형 장비의 현재 상태에 대한 상태 정보 데이터를 생성하되,
    상기 수동형 장비의 외면에는 고유정보 구역과 확장정보 구역으로 구성되는 기준표식이 고정되고, 상기 고유정보 구역은 기준표식이 부착된 수동형 장비의 고유정보가 숫자, 문자, 기호 중 적어도 하나 이상으로 표시되는 구역이고, 상기 확장정보 구역은 기준표식이 포함된 이미지에서 기준표식의 위치를 중심으로 이미지를 확장하는 방향에 대한 정보가 확장바로 표시되는 구역이며,
    (A) 영상 감시부가 원격지의 원격 카메라로부터 전달되는 감시 동영상을 수신하고, 수신된 감시 동영상을 영상 DB에 저장하는 단계;
    (B) 영상 감시부가 기준표식 검출부를 통해 수신되는 감시 동영상의 영상 프레임 내에서 기준표식이 검출되는지 여부를 판단하는 단계;
    (C) 감시 동영상의 영상 프레임 내에서 기준표식이 검출된 경우, 영상 감시부가 기준표식이 포함된 프레임 이미지를 추출하고, 이 프레임 이미지에서 기준표식 이미지만을 추출하는 단계;
    (D) 영상 감시부가 추출된 기준표식 이미지에서 고유정보 판별부를 통해 해당 기준표식의 고유정보를 판별하고, 감시정보 DB에 저장된 수동형 장비별 확장 크기값을 참조해 확장 크기값을 추출하는 단계;
    (E) 영상 감시부가 추출된 기준표식 이미지에서 확장정보 판별부를 통해 해당 기준표식의 확장정보를 판별하고 확장 방향을 추출하는 단계;
    (F) 영상 감시부가 상기 고유정보에 따른 확장 크기값과 확장정보에 따른 확장 방향을 참조해 수동형 장비가 포함된 영상 프레임에서 해당 기준표식을 중심으로 이미지를 확장시켜 감시구역을 추출하는 단계;
    (G) 영상 감시부가 추출된 감시구역에 대하여 상기 기준표식의 고유정보를 통해 감시영역 좌표정보를 가져와 감시영역을 확정하는 단계; 및
    (H) 영상 감시부가 이미지 변화 판별부를 통해 상기 감시영역의 이미지 변화 여부를 판단하고, 감시영역의 이미지 변화가 발생한 경우, 해당 수동형 장비의 상태 정보 데이터를 생성하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 SCADA 시스템의 실시간 동영상 원격 감시 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 감시 동영상은 원격 카메라가 화각을 이동시켜가며 서로 이격되어 분산된 다수의 수동형 장비를 촬영한 영상인 것을 특징으로 하는 SCADA 시스템의 실시간 동영상 원격 감시 방법.
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