KR101923314B1 - Unmanned air wehicle for tunnel structure investigation, and system using the same - Google Patents

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Abstract

Disclosed is an unmanned air vehicle (UAV) to investigate a tunnel structure, which flies in the tunnel structure and photographs a surface state of the tunnel structure by infrared ray to evaluate a state of the tunnel structure, and a tunnel structure investigation system using the same. According to the present invention, the tunnel structure investigation system comprises: a UAV flying in a tunnel structure to collect image information about a surface state of the tunnel structure; and a tunnel structure investigation device to set a flying path of the UAV based on stored design information of the tunnel structure and to estimate a state of the tunnel structure based on the collected image information. Accordingly, the UAV is used, and thus the state of the tunnel structure is safely and conveniently estimated. Moreover, when the UAV flies in the tunnel structure and photographs the surface state of the tunnel structure, a distance between the UAV and the tunnel structure is continuously measured and a collision therebetween is prevented. Moreover, even if global positioning system (GPS) coordinates are not smoothly received, a current location of the UAV is recorded in the image information generated by photographing the surface state and thus it is possible to identify the position of the tunnel structure corresponding to the image information.

Description

터널구조물 조사용 무인비행체 및 이를 이용한 터널구조물 조사시스템{Unmanned air wehicle for tunnel structure investigation, and system using the same}[0001] The present invention relates to an unmanned aerial vehicle (" tunnel structure "),

본 발명은 터널구조물 조사용 무인비행체 및 이를 이용한 터널구조물 조사시스템에 관한 것으로 더욱 상세하게는 터널구조물의 내부를 비행하며, 터널구조물의 표면상태를 적외선 촬영하여, 터널구조물의 상태를 평가하는 터널구조물 조사용 무인비행체 및 이를 이용한 터널구조물 조사시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a tunnel structure surveying system using a tunnel structure, and more particularly, to a tunnel structure surveying system using a tunnel structure for evaluating the state of a tunnel structure by photographing the surface state of the tunnel structure by infrared rays, And a tunnel structure inspection system using the same.

최근 터널구조물이 점차 노후화됨에 따라 터널구조물의 안전성을 평가하기 위한 점검 및 진단이 많이 수행되고 있다. 그러나 터널구조물의 상태 및 안전성 평가를 위해 사람이 직접 터널구조물의 내부를 돌아다니며, 터널구조물의 표면상태 등을 촬영하고, 점검해야 함에 따라, 터널의 천장에 해당하는 상단을 촬영하는 경우, 사다리차 등을 이용하여 촬영해야 함에 따라, 조사 비용과 시간이 많이 소모되며, 상태가 좋지 않은 터널구조물의 경우, 조사자가 붕괴위험에 노출된다는 문제점이 존재한다. Recently, as the structure of the tunnel is getting older, many inspections and diagnoses are conducted to evaluate the safety of the tunnel structure. However, in order to evaluate the condition and safety of the tunnel structure, it is necessary for the person to directly walk through the inside of the tunnel structure and to photograph and check the surface condition of the tunnel structure. When the upper part corresponding to the ceiling of the tunnel is photographed, It is necessary to take a picture using the tunnel, and the cost and time of the tunnel are considerably consumed. In case of a tunnel structure with poor condition, there is a problem that the investigator is exposed to collapse risk.

더불어, 조사자가 직접 터널구조물의 내부를 돌아다니며 조사하는 경우에, 붕괴위험이 높지 않은 터널을 조사하는 경우에도, 조사자의 안전을 위해, 차량의 통행을 차단해야 한다는 불편함이 존재한다.In addition, there is an inconvenience that the traffic of the vehicle must be blocked for the safety of the investigator even when the investigator directly examines the tunnel structure while checking the tunnel where the risk of collapse is not high.

한편, 최근 드론과 같은 무인 비행체를 다양한 분야에서 활용할 수 있는 방안에 대한 연구가 활발히 진행되고 있어, 터널구조물의 상태를 평가하는데, 이러한 무인비행체가 적용되도록 하는 방안의 모색이 요구된다.Recently, researches on the possibility of using unmanned aerial vehicles such as drones in various fields are being actively carried out, and it is required to search for ways to apply such unmanned aerial vehicles to evaluate the condition of the tunnel structures.

또한, 터널구조물의 내부에서는 무인비행체가 비행 중에 터널구조물과 충돌할 위험이 존재하며, GPS 좌표 수신이 원활하게 이루어지지 않기 때문에, 무인비행체를 이용하여 터널구조물의 표면상태에 대한 정보들을 수집하는 경우에, 무인비행체의 위치정보를 생성하거나 수신하기에 어려움이 존재한다. In addition, since there is a risk that the unmanned aerial vehicle collides with the tunnel structure during flight in the inside of the tunnel structure and the GPS coordinate reception is not smoothly performed, the information about the surface state of the tunnel structure is collected using the unmanned aerial vehicle There is a difficulty in generating or receiving the position information of the unmanned aerial vehicle.

이에 따라, 터널구조물의 내부 상황을 고려하여, 조사자가 직접 터널구조물의 상단을 촬영하지 않고, 무인비행체를 이용하여 안전하고, 편리하게 터널구조물의 상태를 평가할 수 있는 방안의 모색이 요구된다.Therefore, considering the internal situation of the tunnel structure, it is required to search for a way to evaluate the state of the tunnel structure safely and conveniently using the unmanned aerial vehicle without the photographer photographing the top of the tunnel structure directly.

한국등록특허 제10-1745619호 (발명의 명칭: 무인비행체를 이용한 터널 내 통신 중계 시스템 및 그 방법)Korean Patent No. 10-1745619 entitled " Communication Relay System in Tunnel Using Unmanned Aerial Vehicle and Method Thereof "

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 터널구조물의 내부 상황을 무인비행체를 이용하여 조사하고, 이를 통해, 안전하고 편리하게 터널구조물의 상태를 평가할 수 있는 터널구조물 조사용 무인비행체 및 이를 이용한 터널구조물 조사시스템을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a tunnel structure which can examine the internal state of a tunnel structure using an unmanned aerial vehicle, And a tunnel structure inspection system using the same.

본 발명의 다른 목적은, 무인비행체가 터널구조물의 내부를 비행하며, 터널구조물의 표면상태를 촬영하는 경우에, 무인비행체와 터널구조물의 거리가 지속적으로 측정되며, 양자간에 충돌을 방지하도록 하는 터널구조물 조사용 무인비행체 및 이를 이용한 터널구조물 조사시스템을 제공함에 있다.It is another object of the present invention to provide a tunnel structure for continuously monitoring the distance between an unmanned aerial vehicle and a tunnel structure when an unmanned aerial vehicle is flying inside a tunnel structure and photographing a surface state of the tunnel structure, And a tunnel structure inspection system using the same.

본 발명의 또 다른 목적은, 무인비행체가 터널구조물의 내부를 비행하며, 터널구조물의 표면상태를 촬영하는 경우에, GPS 좌표 수신이 원활하게 이루어지지 않아도, 표면상태를 촬영하여 생성된 영상정보에 무인비행체의 현재위치를 기록하여, 어느 위치에서 터널구조물을 촬영한 것인지 식별되도록 하는 터널구조물 조사용 무인비행체 및 이를 이용한 터널구조물 조사시스템을 제공함에 있다.It is still another object of the present invention to provide a method and an apparatus for acquiring image information of a tunnel structure by photographing a surface state of a tunnel structure without taking the GPS coordinates smoothly when the surface of the tunnel structure is photographed, The present invention provides a tunnel structure-inspected unmanned aerial vehicle and a tunnel structure survey system using the tunnel structure, wherein the current position of the unmanned aerial vehicle is recorded to identify the location where the tunnel structure is photographed.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 터널구조물 조사시스템은 터널구조물의 내부를 비행하며, 상기 터널구조물의 표면상태에 대한 영상정보를 수집하는 무인비행체; 및 기저장된 상기 터널구조물에 대한 설계정보를 기반으로 상기 무인비행체의 비행경로를 설정하고, 상기 수집된 영상정보를 기반으로 상기 터널구조물의 상태를 평가하는 터널구조물 조사장치;를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a tunnel structure surveying system for collecting image information on a surface state of a tunnel structure flying inside a tunnel structure, And a tunnel structure irradiator for setting a flight path of the unmanned aerial vehicle based on the design information of the tunnel structure previously stored and evaluating the state of the tunnel structure based on the collected image information.

또한, 상기 무인비행체는, 상기 설정된 비행경로를 따라 일정한 고도로 비행하도록 하되, 비행 중인 상태로 상기 터널구조물과의 거리를 측정하여 제1 거리정보를 지속적으로 생성하고, 상기 생성된 제1 거리정보를 기반으로 상기 터널구조물과의 거리가 기설정된 촬영 범위 이내인 것인지 여부를 판단하고, 상기 터널구조물과의 거리가 기설정된 촬영 범위 이내인 것으로 판단되면, 상기 터널구조물의 표면상태를 촬영하여, 상기 영상정보를 수집할 수 있다.In addition, the unmanned aerial vehicle may continuously fly at a predetermined altitude along the set flight path, continuously measuring first distance information by measuring a distance to the tunnel structure in a flying state, and generating the first distance information Determining whether a distance between the tunnel structure and the tunnel structure is within a predetermined shooting range and if the distance between the tunnel structure and the tunnel structure is within a predetermined shooting range, Information can be collected.

그리고 상기 터널구조물 조사장치는, 상기 무인비행체가 비행 중인 경우, 무선거리측정 방식으로 상기 무인비행체와의 거리를 측정하여 제2 거리정보를 지속적으로 생성하되, 상기 무인비행체로부터 상기 영상정보가 수신되면, 상기 제1 거리정보, 상기 제2 거리정보 및 상기 영상정보를 기반으로 상기 무인비행체의 위치정보를 생성하여, 상기 수신된 영상정보와 매칭시켜 저장할 수 있다.When the unmanned air vehicle is in flight, the tunnel structure irradiating device continuously measures second distance information by measuring a distance to the unmanned air vehicle by a wireless distance measurement method, and when the image information is received from the unmanned air vehicle The position information of the unmanned air vehicle based on the first distance information, the second distance information, and the image information, and stores the position information by matching with the received image information.

또한, 상기 터널구조물 조사장치는, 상기 무인비행체의 실시간 위치가 상기 무인비행체의 비행경로의 시작점을 기준점으로 하는 3차원 가상 좌표로 변환되도록 하여, 상기 위치정보를 생성하되, 상기 무인비행체가 상기 비행경로의 시작점으로부터 상승하여 비행 중인 상태로 영상정보를 수집하여, 상기 기준점에서의 상기 터널구조물의 표면 곡률 값을 기록하고, 상기 기록된 기준점에서의 표면 곡률 값과 상기 기저장된 설계정보를 기반으로 상기 제1 거리정보 및 상기 제2 거리정보를 갖는 복수의 지점 중 상기 영상정보에 포함된 상기 터널구조물의 표면 곡률과 동일한 곡률 값을 갖는 설계지점을 산출하여, 상기 위치정보를 생성할 수 있다.In addition, the tunnel structure illuminating device converts the real-time position of the unmanned air vehicle into three-dimensional virtual coordinates having a starting point of a flight path of the unmanned air vehicle as a reference point, thereby generating the position information, Wherein the control unit collects image information in a flying state from a starting point of the path, records the surface curvature value of the tunnel structure at the reference point, and calculates the surface curvature value of the tunnel structure based on the surface curvature value at the recorded reference point and the pre- The position information may be generated by calculating a design point having a curvature value equal to a surface curvature of the tunnel structure included in the image information among a plurality of points having the first distance information and the second distance information.

그리고 상기 무인비행체는, 상기 터널구조물의 표면을 적외선 촬영하여, 상기 영상정보를 수집하며, 상기 터널구조물 조사장치는, 상기 영상정보를 기반으로 상기 터널구조물의 표면에 균열, 손상 및 누수 발생 여부를 판단하여, 상기 터널구조물의 상태를 평가할 수 있다.The tunnel structure irradiating device irradiates the surface of the tunnel structure with infrared rays to collect the image information. The tunnel structure irradiating device irradiates the surface of the tunnel structure with cracks, damages, And the state of the tunnel structure can be evaluated.

또한, 상기 터널구조물 조사장치는, 상기 터널구조물의 표면에 균열, 손상 및 누수 중 적어도 하나의 변상(變狀)이 발생된 것으로 판단되면, 상기 터널구조물의 표면의 변상이 포함된 영상정보와 기저장된 이미지들과 비교하여, 상기 변상이 외력에 의한 것인지, 재질 열화에 의한 것인지 아니면, 누수에 의한 것인지 판단하여, 상기 터널구조물의 상태를 평가할 수 있다.In addition, if it is determined that at least one of cracks, damages, and leaks is generated on the surface of the tunnel structure, the tunnel structure irradiating apparatus may include image information including the reformation of the surface of the tunnel structure, It is possible to evaluate the state of the tunnel structure by judging whether the uplift is due to an external force, material deterioration or leakage, by comparing with stored images.

그리고 상기 무인비행체는, 상기 생성된 제1 거리정보를 기반으로 상기 터널구조물과의 거리가 기설정된 충돌 범위 이내인 것인지 여부를 판단하고, 상기 터널구조물과의 거리가 기설정된 충돌 범위 이내인 것으로 판단되면, 상기 터널구조물 조사장치에 상기 터널구조물과의 충돌 위험 가능성을 전달하고, 현재 위치를 유지하도록 비행하거나 또는 상기 터널구조물에서 기설정된 충돌 범위 밖으로 벗어나도록 비행할 수 있다.The unmanned aerial vehicle determines whether the distance from the tunnel structure is within a predetermined collision range based on the generated first distance information and determines that the distance from the tunnel structure is within a predetermined collision range , It is possible to inform the tunnel structure irradiating apparatus of the possibility of collision with the tunnel structure, to fly to maintain the current position, or to fly outside the predetermined impact range in the tunnel structure.

또한, 상기 무인비행체는, 상기 비행경로를 따라 비행하도록 하는 구동부; 상기 구동부에 의해, 비행하는 상태로 상기 터널구조물의 표면을 적외선 촬영하여, 상기 영상정보를 수집하는 영상정보 수집부; 상기 터널구조물과의 거리를 측정하여, 상기 제1 거리정보를 생성하는 제1 거리정보 생성부; 상기 영상정보 및 상기 제1 거리정보를 상기 터널구조물 조사장치에 전달하는 통신부; 상기 구동부, 상기 영상정보 수집부, 상기 거리정보 생성부 및 상기 통신부를 제어하는 제어부; 및 충전된 전원을 상기 구동부, 상기 영상정보 수집부, 상기 거리정보 생성부, 상기 통신부 및 상기 제어부에 공급하는 배터리부;를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 배터리부에 충전된 전원의 잔량이 기설정된 양 이하로 판단되면, 비행경로를 변경하여 상기 비행경로의 시작점으로 복귀하도록 할 수 있다.In addition, the unmanned aerial vehicle may include a driving unit for allowing the user to fly along the flight path; An image information collecting unit for infrared-photographing the surface of the tunnel structure in a flying state by the driving unit and collecting the image information; A first distance information generation unit for measuring the distance from the tunnel structure to generate the first distance information; A communication unit for transmitting the image information and the first distance information to the tunnel structure irradiating apparatus; A control unit for controlling the driving unit, the image information collecting unit, the distance information generating unit, and the communication unit; And a battery unit for supplying the charged power source to the driving unit, the image information collecting unit, the distance information generating unit, the communication unit, and the control unit, If it is determined that the amount is less than or equal to the set amount, it is possible to change the flight path and return to the starting point of the flight path.

그리고 상기 무인비행체는, 외면을 둘러싸며 보호하도록, 마련되는 보호 프레임부;를 더 포함하고, 상기 제1 거리정보 생성부는, 상기 보호 프레임부에 수용되되, 상기 보호 프레임부를 따라 상기 무인비행체의 주위를 도는 상태로 상기 터널구조물과의 거리를 측정하여, 상기 제1 거리정보를 생성할 수 있다.The first distance information generation unit may include a protection frame unit that is accommodated in the protection frame unit and is disposed along the periphery of the unmanned air vehicle along the protection frame unit, The first distance information can be generated by measuring the distance to the tunnel structure in a state where the first distance information is displayed.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 터널구조물 조사용 무인비행체는, 터널구조물의 내부를 일정한 고도로 비행하도록 하는 제어부; 비행 중인 상태로 상기 터널구조물의 표면상태에 대한 영상정보를 수집하는 영상정보 수집부; 외면을 둘러싸며 보호하도록, 마련되는 보호 프레임부; 및 상기 터널구조물과의 충돌이 방지되도록, 상기 보호 프레임부에 수용되되, 비행 중인 경우, 상기 보호 프레임부를 따라 상기 무인비행체의 주위를 도는 상태로 상기 터널구조물과의 거리를 측정하여 제1 거리정보를 지속적으로 생성하는 제1 거리정보 생성부;를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 생성된 제1 거리정보를 기반으로 상기 터널구조물에 기설정된 범위 이내로 접근하는 것인지 여부를 판단하여, 상기 터널구조물과의 충돌을 방지하며 비행하도록 할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a tunnels for unmanned aerial vehicles, comprising: a control unit for causing a tunnel structure to fly at a predetermined altitude; An image information collecting unit for collecting image information about a surface state of the tunnel structure in a flying state; A protective frame part provided so as to surround and protect the outer surface; And a tunnel structure that is accommodated in the protection frame portion so as to prevent collision with the tunnel structure, wherein the distance between the tunnel structure and the tunnel structure is measured while the surroundings of the unmanned air vehicle are rotated along the protection frame portion, Wherein the control unit determines whether to approach the tunnel structure within a predetermined range based on the generated first distance information and transmits the tunnel structure to the tunnel structure, To avoid the collision and to fly.

이에 의해, 무인비행체를 이용하여 안전하고 편리하게 터널구조물의 상태를 평가할 수 있다. 더불어, 무인비행체가 터널구조물의 내부를 비행하며, 터널구조물의 표면상태를 촬영하는 경우에, 무인비행체와 터널구조물의 거리가 지속적으로 측정되며, 양자 간에 충돌을 방지할 수 있으며, GPS 좌표 수신이 원활하게 이루어지지 않아도, 표면상태를 촬영하여 생성된 영상정보에 무인비행체의 현재위치를 기록하여, 어느 위치에서 터널구조물을 촬영한 것인지 식별할 수 있다.As a result, the state of the tunnel structure can be evaluated safely and conveniently by using an unmanned aerial vehicle. In addition, the distance between the unmanned aerial vehicle and the tunnel structure is continuously measured when the surface of the tunnel structure is photographed while the unmanned aerial vehicle is flying inside the tunnel structure. The collision between the unmanned aerial vehicle and the tunnel structure can be prevented, It is possible to record the current position of the unmanned aerial vehicle on the image information generated by photographing the surface state and identify the position where the tunnel structure is photographed.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터널구조물 조사시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터널구조물 조사시스템의 구성을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터널구조물 조사장치가 터널구조물의 표면상태를 평가하는 과정을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터널구조물 조사장치가 터널구조물의 표면상태를 평가하는 과정을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 터널구조물 조사용 무인비행체의 제1 거리정보 생성부를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 터널구조물 조사용 무인비행체의 위치정보를 생성하는 방식을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 터널구조물 조사용 무인비행체의 위치정보를 생성하는 방식을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 터널구조물 조사시스템을 이용한 조사방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
FIG. 1 is a schematic view of a tunnel structure inspection system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
FIG. 2 is a view illustrating a configuration of a tunnel structure inspection system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
3 is a view illustrating a process of evaluating the surface condition of a tunnel structure according to an embodiment of the present invention.
4 is a view illustrating a process of evaluating the surface condition of a tunnel structure according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a view for explaining a first distance information generating unit of a tunneling structure unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
FIG. 6 is a view for explaining a method of generating location information of a tunnel structure-based unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a view for explaining a method of generating location information of a tunnel structure-based unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention.
8 is a view for explaining a survey method using a tunnel structure survey system according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다. 이하에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The embodiments described below are provided by way of example so that those skilled in the art will be able to fully understand the spirit of the present invention. The present invention is not limited to the embodiments described below and may be embodied in other forms. In order to clearly explain the present invention, parts not related to the description will be omitted from the drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터널구조물 조사시스템을 개략적으로 도시한 도면이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터널구조물 조사시스템의 구성을 설명하기 위해 도시한 도면이다.FIG. 1 is a schematic view of a tunnel structure inspection system according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a view for explaining a configuration of a tunnel structure inspection system according to an embodiment of the present invention.

본 실시예에 따른 터널구조물 조사시스템은, 터널구조물의 내부 상황을 무인비행체(100)를 이용하여 조사하되, 무인비행체(100)가 터널구조물의 내부에서 비행 중인 상태로 터널구조물의 표면상태를 촬영하는 경우에, 무인비행체(100)와 터널구조물의 거리가 지속적으로 측정되며, 양자 간에 충돌을 방지하도록 하고, GPS 좌표 수신이 원활하게 이루어지지 않아도, 표면상태를 촬영하여 생성된 영상정보에 무인비행체(100)의 현재위치를 기록하여, 어느 위치에서 터널구조물을 촬영한 것인지 식별되도록 하며, 이를 통해, 안전하고 편리하게 터널구조물의 상태를 평가하기 위해 마련된다. The tunnel structure inspection system according to the present embodiment investigates the internal condition of the tunnel structure using the unmanned air vehicle 100. The surface state of the tunnel structure is monitored while the unmanned air vehicle 100 is flying inside the tunnel structure The distance between the UAV 100 and the tunnel structure is continuously measured so as to prevent collision between the UAV 100 and the tunnel structure. Even if GPS coordinates are not smoothly received, The current position of the tunnel structure 100 is recorded so that it is identified at which position the tunnel structure is photographed so as to evaluate the state of the tunnel structure safely and conveniently.

이를 위해, 터널구조물 조사시스템은, 터널구조물의 내부를 일정한 고도로 비행하며, 터널구조물의 표면상태에 대한 영상정보를 수집하는 무인비행체(100)와 무인비행체(100)의 비행경로를 설정하고, 무인비행체(100)에 의해 수집된 영상정보를 수신하여, 터널구조물의 노후화 상태와 결함의 여부 및 정도를 평가하는 터널구조물 조사장치(200)로 구성된다.For this purpose, the tunnel structure survey system sets the flight path of the unmanned air vehicle 100 and the unmanned air vehicle 100 that collects image information on the surface state of the tunnel structure at a certain altitude while flying the inside of the tunnel structure, And a tunnel structure irradiating device 200 for receiving the image information collected by the air vehicle 100 and evaluating the degree of deterioration and the degree of deterioration of the tunnel structure.

구체적으로 무인비행체(100)는, 터널구조물 조사장치(200)에 의해 설정된 비행경로를 따라 터널구조물의 내부를 일정한 고도로 비행하며, 비행하는 상태로 터널구조물의 표면을 적외선 촬영하여 영상정보를 수집할 수 있다.Specifically, the unmanned aerial vehicle (100) is configured to fly the inside of the tunnel structure at a predetermined altitude along a flight path set by the tunnel structure irradiating device (200), to infrared image the surface of the tunnel structure .

또한, 무인비행체(100)는, 터널구조물과의 충돌을 방지하기 위해, 비행 중인 상태로, 무인비행체(100)와 터널구조물과의 거리를 측정하여, 충돌 위험이 높은 것으로 판단되면, 비행경로를 변경할 수 있다.In order to prevent collision with the tunnel structure, the UAV 100 measures the distance between the UAV 100 and the tunnel structure in a state of being in flight, and when it is determined that the risk of collision is high, Can be changed.

이를 위해, 무인비행체(100)는 구동부(110), 영상정보 수집부(120), 제1 거리정보 생성부(130), 제어부(140), 통신부(150) 및 배터리부(160)를 포함한다.To this end, the UAV 100 includes a driving unit 110, an image information collecting unit 120, a first distance information generating unit 130, a control unit 140, a communication unit 150, and a battery unit 160 .

구동부(110)는 무인비행체(100)가 비행경로를 따라 비행하도록 하기 위해 마련된다. 구체적으로 구동부(110)는, 무인비행체(100)의 상측에 구비된 복수의 회전 구동 날개(111)를 회전시킴으로써, 항력을 발생시키고, 발생시킨 항력에 의해 무인비행체(100)가 이륙되도록 하고, 이륙된 무인비행체(100)가 비행하도록 할 수 있다.The driving unit 110 is provided to allow the unmanned air vehicle 100 to fly along the flight path. More specifically, the driving unit 110 generates a drag force by rotating a plurality of rotation drive vanes 111 provided on the upper side of the unmanned air vehicle 100, allowing the unmanned air vehicle 100 to take off by the generated drag, So that the unmanned aerial vehicle (100) can take off.

영상정보 수집부(120)는 터널구조물의 표면상태를 촬영하여 영상정보를 수집하기 위해 마련된다. 구체적으로 영상정보 수집부(120)는, 적외선 카메라가 구비되어, 터널구조물의 내부가 어두운 상태에서도 터널구조물의 표면상태를 원활하게 촬영하여 영상정보를 수집할 수 있다.The image information collecting unit 120 is provided to capture the surface state of the tunnel structure and collect image information. More specifically, the image information collecting unit 120 is provided with an infrared camera so that even when the inside of the tunnel structure is dark, the surface state of the tunnel structure can be smoothly captured and image information can be collected.

여기서 터널구조물의 표면은 숏크리트 콘크리트를 타설하고, 방수시트를 붙여 타설하는 터널 라이닝 또는 콘크리트 라이닝을 의미한다.Here, the surface of the tunnel structure means a tunnel lining or a concrete lining in which shotcrete concrete is laid and a waterproof sheet is laid.

제1 거리정보 생성부(130)는 무인비행체(100)와 터널구조물 간의 거리를 측정하여, 제1 거리정보를 생성하기 위해 마련된다. 구체적으로 제1 거리정보 생성부(130)는, 무인비행체(100)가 비행 중인 상태로 터널구조물을 향해 초음파를 방출하는 초음파 근접센서(131)가 구비되어, 무인비행체(100)와 터널구조물 간의 거리를 측정하여, 제1 거리정보를 생성할 수 있다.The first distance information generator 130 is provided for measuring the distance between the UWB 100 and the tunnel structure to generate the first distance information. More specifically, the first distance information generator 130 includes an ultrasonic proximity sensor 131 that emits ultrasonic waves toward the tunnel structure while the unmanned air vehicle 100 is flying, The first distance information can be generated by measuring the distance.

제어부(140)는 무인비행체(100)의 제반사항을 제어하기 위해 마련된다. 구체적으로 제어부(140)는, 무인비행체(100)가 설정된 비행경로를 따라 일정한 고도로 비행하도록 하되, 비행 중인 상태로 터널구조물과의 거리가 측정되도록 하여, 제1 거리정보가 지속적으로 생성되도록 할 수 있다.The control unit 140 is provided to control various aspects of the UAV 100. Specifically, the control unit 140 allows the UAV 100 to fly at a predetermined altitude along the set flight path, and measures the distance to the tunnel structure in a state of being in flight so that the first distance information is continuously generated have.

또한, 제어부(140)는, 생성된 제1 거리정보를 기반으로 터널구조물과의 거리가 기설정된 촬영 범위 이내인 것인지 여부를 판단하여, 무인비행체(100)와 터널구조물 간의 거리가 기설정된 촬영 범위 이내인 것으로 판단되면, 터널구조물의 표면상태를 촬영하도록 하여 영상정보가 수집되도록 할 수 있다. The control unit 140 determines whether the distance between the unmanned air vehicle 100 and the tunnel structure is within a preset photographing range based on the generated first distance information, The surface state of the tunnel structure is photographed so that the image information can be collected.

첨언하면, 제어부(140)는, 무인비행체(100)가 일정한 고도로 비행하도록 하며, 터널구조물의 표면을 촬영하도록 하기 위해, 무인비행체(100)가 기설정된 촬영 범위 이내의 거리에서 터널구조물을 촬영하여 영상정보가 수집되도록 하는 것이다. 이는 터널구조물의 표면에 균열, 손상 등의 변상(變狀)이 발생되는 경우, 변상의 두께와 길이에 따라 터널구조물의 상태 평가 결과가 달라질 수 있기 때문이다. 즉, 본 실시예의 경우, 무인비행체(100)가 일정한 고도로 비행 중인 상태로 수집하는 영상정보에서는 변상의 두께와 길이가 일정한 비율로 촬영되기 때문에, 실제 변상의 두께와 길이를 쉽게 산출할 수 있다.The control unit 140 allows the unmanned object 100 to fly at a certain altitude and photographs the surface of the tunnel structure so that the unmanned air vehicle 100 photographs the tunnel structure at a distance within a predetermined shooting range So that the image information is collected. This is because, when cracks or damages such as cracks are generated on the surface of the tunnel structure, the result of the state evaluation of the tunnel structure may vary depending on the thickness and length of the revetment. That is, in the case of the present embodiment, since the thickness and length of the reinsertion are taken at a constant ratio in the image information collected by the unmanned flying vehicle 100 while flying at a certain altitude, it is possible to easily calculate the thickness and length of the actual reins.

그리고 제어부(140)는, 생성된 제1 거리정보를 기반으로 터널구조물과의 거리가 기설정된 충돌 범위 이내인 것인지 여부를 판단하여, 무인비행체(100)와 터널구조물 간의 거리가 기설정된 충돌 범위 이내인 것으로 판단되면, 터널구조물 조사장치(200)에 터널구조물과의 충돌 위험 가능성을 전달하고, 현재 위치를 유지하도록 비행하거나, 또는 터널구조물에서 기설정된 충돌 범위 밖으로 벗어나도록 구동부(110)를 제어할 수 있다. The control unit 140 determines whether the distance between the unmanned air vehicle 100 and the tunnel structure is within a predetermined collision range based on the generated first distance information, It is possible to transmit the possibility of collision with the tunnel structure to the tunnel structure irradiating apparatus 200 and to fly to maintain the current position or to control the driving unit 110 to deviate from the predetermined impact range in the tunnel structure .

통신부(150)는 무선 네트워크에 접속하여, 터널구조물 조사장치(200)와 무선통신을 수행하기 위해 마련된다. 구체적으로 통신부(150)는 무선 네트워크에 접속하여, 터널구조물 조사장치(200)로부터 비행경로에 대한 정보를 수신하거나, 영상정보 및 제1 거리정보를 터널구조물 조사장치(200)에 전달할 수 있다. The communication unit 150 is provided for performing wireless communication with the tunnel structure irradiating apparatus 200 by being connected to a wireless network. Specifically, the communication unit 150 may connect to a wireless network, receive information about a flight path from the tunnel structure illuminator 200, or transmit image information and first distance information to the tunnel structure illuminator 200.

배터리부(160)는 무인비행체(100)의 구성 요소들에게 전원을 공급하기 위해 마련된다. 구체적으로 배터리부(160)는, 구동부(110), 영상정보 수집부(120), 제1 거리정보 생성부(130), 제어부(140) 및 통신부(150)에 전원을 공급할 수 있다.The battery unit 160 is provided to supply power to the components of the unmanned aerial vehicle 100. Specifically, the battery unit 160 can supply power to the driving unit 110, the image information collecting unit 120, the first distance information generating unit 130, the control unit 140, and the communication unit 150.

여기서, 제어부(140)는, 배터리부(160)에 충전된 전원의 잔량을 감지하고, 충전된 전원의 잔량이 기설정된 양 이하로 판단되면, 무인비행체(100)의 비행경로를 변경하여, 비행경로의 시작점으로 복귀하도록 할 수 있다.The control unit 140 detects the remaining amount of power charged in the battery unit 160 and changes the flight path of the unmanned airplane 100 when the remaining amount of the charged power is less than a predetermined amount, It is possible to return to the starting point of the path.

한편, 터널구조물 조사장치(200)는, 터널구조물에 대한 설계도면과 같은 설계정보를 저장하고, 저장된 설계정보를 기반으로 무인비행체(100)의 비행경로를 설정할 수 있다. 이때, 터널구조물 조사장치(200)는, 저장된 설계정보를 기반으로 무인비행체(100)의 비행경로를 설정하되, 비행고도의 설정은, 무인비행체(100)가 비행을 시작하면, 상승하여 비행 중인하도록 하고, 상승하여 비행 중인하여, 무인비행체(100)와 터널구조물 간의 거리가 기설정된 촬영범위 이내인 것으로 판단되면, 비행고도를 유지하도록 비행경로를 변경하여, 무인비행체(100)가 터널구조물의 표면을 적외선 촬영하도록 할 수 있다.Meanwhile, the tunnel structure irradiating apparatus 200 may store design information such as a design drawing for the tunnel structure, and set the flight path of the unmanned air vehicle 100 based on the stored design information. At this time, the tunnel structure inspection apparatus 200 sets the flight path of the unmanned air vehicle 100 based on the stored design information, and the setting of the flight altitude increases when the unmanned air vehicle 100 starts flying, If it is determined that the distance between the unmanned air object 100 and the tunnel structure is within the predetermined shooting range, the flight path is changed so as to maintain the flight altitude, so that the unmanned air vehicle 100 moves the tunnel structure The surface can be photographed by infrared rays.

또한, 터널구조물 조사장치(200)는 터널구조물에 균열, 손상 및 누수와 같은 변상(變狀)이 발생한 모습이 촬영된 이미지들을 저장하고, 무인비행체(100)가 터널구조물의 표면을 적외선 촬영하여, 영상정보를 수집하면, 이를 수신하여, 저장된 이미지들과 비교하여, 터널구조물의 표면에 변상이 발생된 것인지 여부를 판단할 수 있다.In addition, the tunnel structure irradiating apparatus 200 stores images in which a tunnel structure is exposed, such as cracks, damage, and leaks, and the unmanned aerial vehicle 100 photographs the surface of the tunnel structure by infrared rays , And when the image information is collected, the image information is received and compared with the stored images, thereby determining whether or not the surface of the tunnel structure has undergone the reformation.

그리고 터널구조물 조사장치(200)는, 무인비행체(100)로부터 영상정보를 수신하는 경우, 무인비행체(100)의 실시간 위치정보를 생성하여, 수신된 영상정보와 매칭시켜 저장할 수 있다. 이를 통해, 수신된 영상정보에서 터널구조물의 표면에 변상이 발생된 것으로 판단되는 경우, 변상이 발생된 지점의 위치를 쉽게 산출할 수 있다.When receiving the image information from the unmanned air vehicle 100, the tunnel structure illuminating apparatus 200 can generate real-time location information of the unmanned air vehicle 100 and store the real-time location information in matching with the received image information. Accordingly, when it is judged that the surface of the tunnel structure is compensated for in the received image information, the position of the point where the compensation occurs can be easily calculated.

이를 위해, 터널구조물 조사장치(200)는 제2 거리정보 생성부(210), 통신부(220), 제어부(230), 저장부(240) 및 전원공급부(250)를 포함한다.The tunnel structure irradiating apparatus 200 includes a second distance information generator 210, a communication unit 220, a controller 230, a storage unit 240, and a power supply unit 250.

제2 거리정보 생성부(210)는 무인비행체(100)가 비행 중인 경우, 터널구조물 조사장치(200)와 무인비행체(100) 간의 거리를 측정하여 제2 거리정보를 생성하기 위해 마련된다. 구체적으로 예를 들면, 제2 거리정보 생성부(210)는, 비행 중인 무인비행체(100)로 기설정된 주파수 신호를 전달하고, 응답 신호를 수신하는 무선거리측정 방식으로 터널구조물 조사장치(200)와 무인비행체(100) 간의 거리를 측정하여 제2 거리정보를 생성할 수 있다.The second distance information generation unit 210 is provided to generate the second distance information by measuring the distance between the tunnel structure illuminator 200 and the unmanned air vehicle 100 when the unmanned air vehicle 100 is in flight. Specifically, for example, the second distance information generator 210 may be configured to transmit a predetermined frequency signal to the unmanned air vehicle 100 in flight and receive a response signal, And the second distance information can be generated by measuring the distance between the unmanned air vehicle 100 and the unmanned air vehicle 100.

여기서 제2 거리정보 생성부(210)는, 비행 중인 무인비행체(100)를 향해 레이저를 투사하거나, 초음파를 방출하는 거리측정 방식도 적용 가능하며, 이에 따라 레이저 또는 초음파를 이용해서도, 터널구조물 조사장치(200)와 무인비행체(100) 간의 거리를 측정할 수 있다. Here, the second distance information generating unit 210 may be a distance measuring method that projects a laser toward the unmanned air vehicle 100 in flight or emits an ultrasonic wave. Accordingly, even using a laser or an ultrasonic wave, The distance between the irradiation device 200 and the UAV 100 can be measured.

통신부(220)는 무선 네트워크에 접속하여, 무인비행체(100)와 무선통신을 수행하기 위해 마련된다. 구체적으로 통신부(220)는 무선 네트워크에 접속하여, 무인비행체(100)로 비행경로에 대한 정보를 전달하거나, 무인비행체(100)로부터 영상정보 및 제1 거리정보를 수신할 수 있다. The communication unit 220 is provided for performing wireless communication with the unmanned air vehicle 100 by connecting to the wireless network. Specifically, the communication unit 220 may connect to the wireless network and transmit information on the flight path to the unmanned air vehicle 100, or may receive the image information and the first distance information from the unmanned air vehicle 100.

제어부(230)는 터널구조물 조사장치(200)의 제반사항을 제어하기 위해 마련된다. The control unit 230 is provided to control various matters of the tunnel structure irradiating apparatus 200.

구체적으로 제어부(230)는, 터널구조물에 대한 설계정보를 기반으로 무인비행체(100)의 비행경로를 설정할 수 있다.Specifically, the control unit 230 can set the flight path of the unmanned air vehicle 100 based on the design information on the tunnel structure.

그리고 제어부(230)는 영상정보가 수신되면, 제1 거리정보, 제2 거리정보 및 영상정보를 기반으로 무인비행체(100)의 위치정보를 생성할 수 있다.When the image information is received, the controller 230 may generate position information of the UAV 100 based on the first distance information, the second distance information, and the image information.

또한, 제어부(230)는, 영상정보를 기반으로 터널구조물의 표면에 균열, 손상 및 누수와 같은 변상이 발생된 것인지 여부를 판단하여, 터널구조물의 상태를 평가할 수 있다.In addition, the controller 230 can evaluate the state of the tunnel structure by determining whether the surface of the tunnel structure is cracked, damaged, or leaking, based on the image information.

여기서, 무인비행체(100)의 위치정보는, 영상정보를 수집한 지점에서의 위치정보를 의미하며, 생성된 위치정보는 영상정보와 매칭되어 저장될 수 있으며, 이를 통해, 제어부(230)는, 수신된 영상정보에서 터널구조물의 표면에 변상이 발생된 것으로 판단되는 경우, 변상이 발생된 지점의 위치를 쉽게 산출할 수 있다.Here, the position information of the unmanned air vehicle 100 means position information at a point where the image information is collected, and the generated position information can be matched and stored with the image information, In the case where it is determined that the surface of the tunnel structure has undergone an augmentation in the received image information, the position of the point where the upsetting occurs can be easily calculated.

더불어, 제어부(230)는, 터널구조물의 표면에 변상이 발생된 것으로 판단되면, 저장된 균열, 손상 및 누수와 같은 변상이 발생된 터널구조물의 이미지들과 터널구조물의 표면에 변상이 포함된 영상정보를 비교하여, 변상이 외력에 의한 것인지, 재질 열화에 의한 것인지, 아니면, 누수에 의한 것인지 판단할 수 있다.In addition, when it is determined that the surface of the tunnel structure is deformed, the control unit 230 displays the images of the tunnel structure where the deflection such as the stored cracks, damage, It is possible to judge whether the displacement is due to an external force, material deterioration, or leakage.

저장부(240)는 터널구조물 조사장치(200)를 구동하는데 필요한 프로그램 및 데이터들을 저장하기 위해 마련된다. 구체적으로 저장부(240)는, 터널구조물을 촬영하여 수집한 영상정보들과 터널구조물의 상태를 평가하기 위한 프로그램, 그리고 터널구조물의 설계정보 및 손상 및 누수와 같은 변상이 발생된 터널구조물들의 이미지들이 저장될 수 있다.The storage unit 240 is provided to store programs and data necessary for driving the tunnel structure irradiating apparatus 200. Specifically, the storage unit 240 stores the image information of the tunnel structure, the program for evaluating the state of the tunnel structure, the design information of the tunnel structure, and the image of the tunnel structures where the scarring such as damage and leakage occurs Can be stored.

전원공급부(250)는 무인비행체(100)에 무선 또는 유선 방식으로 전원을 공급하기 위해 마련된다. 구체적으로 전원공급부(250)는 무인비행체(100)가 착륙할 수 있는 격납 부재가 구비되고, 착륙상태인 무인비행체(100)의 배터리부(160)에 무선 또는 유선 방식으로 전원을 공급하여, 배터리부(160)가 충전되도록 할 수 있다. The power supply unit 250 is provided to supply power to the UAV 100 in a wireless or wired manner. Specifically, the power supply unit 250 is provided with a storage member capable of landing the UAV 100, and supplies power to the battery unit 160 of the unmanned air vehicle 100 in a landing state in a wireless or wired manner, So that the portion 160 can be charged.

도 3a 내지 도 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 터널구조물 조사장치(200)가 터널구조물의 표면상태를 평가하는 과정을 설명하기 위해 도시한 도면이다. FIGS. 3A to 4D are views for explaining a process of evaluating the surface condition of a tunnel structure by the tunnel structure irradiating apparatus 200 according to an embodiment of the present invention.

구체적으로, 도 3a는 터널구조물에 종균열이 발생된 모습을 도시한 도면이고, 도 3b는 터널구조물에 횡균열이 발생된 모습을 도시한 도면이고, 도 3c는 터널구조물에 경사균열이 발생된 모습을 도시한 도면이고, 도 3d는 터널구조물에 망상균열이 발생된 모습을 도시한 도면이다. 3B is a view showing a state in which transverse cracks are generated in a tunnel structure, FIG. 3C is a view showing a state in which a tunnel crack is generated in a tunnel structure, FIG. And FIG. 3D is a view showing a state where a network crack is generated in a tunnel structure.

그리고, 도 4a는 표면에 발생된 균열 사이로 물이 고여있는 상태를 도시한 도면이고, 도 4b는 표면에 발생된 균열에서 물이 떨어지며 누수되는 상태를 도시한 도면이며, 도 4c는 표면에 발생된 균열에서 물이 흐르며 누수되는 상태를 도시한 도면이고, 도 4d는 표면에 발생된 균열에서 물이 분출되며 누수되는 상태를 도시한 도면이다. FIG. 4A is a view showing a state in which water is held between the cracks generated on the surface, FIG. 4B is a view showing a state in which water leaks from the cracks generated in the surface, and FIG. FIG. 4D is a view showing a state in which water leaks from a crack generated on a surface, and FIG.

이하에서는 도 3a 내지 도 4d를 참조하여, 본 실시예에 따른 터널구조물 조사장치(200)는 터널구조물의 표면상태를 평가하는 과정을 설명하기로 한다. Hereinafter, with reference to FIGS. 3A to 4D, a tunnel structure irradiating apparatus 200 according to the present embodiment will be described for evaluating the surface state of a tunnel structure.

전술한 바와 같이 본 터널구조물 조사장치(200)는, 무인비행체(100)가 터널구조물의 표면을 적외선 촬영하여, 영상정보를 수집하면, 이를 수신하여, 저장된 이미지들과 비교하여, 터널구조물의 표면에 변상이 발생된 것인지 여부를 판단할 수 있다.As described above, the tunnel structure illuminating apparatus 200 according to the present invention receives infrared rays of the surface of a tunnel structure and collects image information of the tunnel structure 100, compares the images with the stored images, It is possible to judge whether or not an overturn has occurred.

구체적으로 터널구조물 조사장치(200)는 영상정보와 도 3a 내지 도 3d와 같이 균열이 발생된 이미지들을 비교하여, 터널구조물(T)에 균열(C)이 발생된 것으로 판단되면, 균열의 정도를 평가하기 위해 균열 형상이 종균열, 횡균열, 경사균열, 망상균열 중 어느 균열에 해당하는지 구분하되, 균열의 길이와 면적 등도 함께 산출하도록 한다.More specifically, the tunnel structure irradiating apparatus 200 compares the image information with the images generated with cracks as shown in FIG. 3A to FIG. 3D. When it is determined that a crack C is generated in the tunnel structure T, In order to evaluate cracks, it is necessary to distinguish between cracks of longitudinal cracks, transverse cracks, oblique cracks, and network cracks. The length and area of the cracks should also be calculated.

이때, 터널구조물 조사장치(200)는 터널구조물(T)에 발생된 균열 형상이 종균열인 경우, 다른 균열들에 비해, 평가점수가 낮게 조정되도록 하되, 균열의 면적이 0.1 mm 미만인지, 0.1mm 이상 0.3mm 미만인지, 0.3mm 이상 1.0mm 미만인지, 1.0mm 이상 3.0mm 미만인지, 아니면 3.0mm 이상인지 등으로 구분하여 평가할 수 있다. In the tunnel structure irradiating apparatus 200, when the crack shape generated in the tunnel structure T is a longitudinal crack, it is preferable to adjust the evaluation score to be lower than other cracks, mm or more and less than 0.3 mm, 0.3 mm or more and less than 1.0 mm, 1.0 mm or more and less than 3.0 mm, or 3.0 mm or more.

그리고 터널구조물 조사장치(200)가 터널구조물(T)의 노후화 상태와 결함의 여부 및 정도를 평가하는 경우에, 동일한 터널구조물(T)을 대상으로 시간 간격을 두고, 시간에 따라 균열(C)이 지속적으로 진행되고 있는 것인지, 아니면, 발생된 균열(C)에서 확장 또는 추가 균열이 발생되지는 않는 것인지 여부 역시 평가의 중요한 기준이 될 수 있다.When the tunnel structure irradiating apparatus 200 evaluates the deterioration state and the degree of deterioration and the degree of deterioration of the tunnel structure T, Is still ongoing, or whether expansion or additional cracking occurs in the generated crack (C) can also be an important criterion for evaluation.

또한, 터널구조물 조사장치(200)는 영상정보를 기반으로 터널구조물(T)의 표면에 누수가 발생된 것으로 판단되면, 영상정보와 도 4a 내지 도 4d에 도시된 바와 같은 누수 상황의 이미지들을 비교하여, 누수되는 상태를 평가할 수 있다. If it is judged that leakage occurs on the surface of the tunnel structure T based on the image information, the tunnel structure irradiating apparatus 200 compares the image information with the images of the leakage situation as shown in FIGS. 4A to 4D So that the leaked state can be evaluated.

구체적으로, 터널구조물 조사장치(200)는 누수가 발생된 지역이, 터널구조물(T)의 천장에 해당하는 아치부인지, 아니면 측벽 또는 노면인지 구분할 수 있다.Specifically, the tunnel structure irradiating apparatus 200 can distinguish whether the leaked region is an arc portion corresponding to a ceiling of the tunnel structure T or a side wall or a road surface.

또한, 터널구조물 조사장치(200)는 아치부에서 누수가 발생된 경우, 도 4c 및 도 4d와 같이 누수된 물(W)의 양이 많아, 누수된 물(W)이 동결되어, 차량의 통행 시 사고가 발생될 위험이 존재하여 차량 통행을 차단하거나 제한할 필요가 있는 것인지 아니면, 도 4a 및 도 4b와 같이 차량 통행을 차단하거나 제한할 정도는 아니고, 단순 복구 작업으로 누수를 복구할 것인지 판단할 수 있다.4C and FIG. 4D, when the water leakage is generated in the arch portion, the tunnel structure irradiating apparatus 200 is free from the leakage of the water W because the amount of the water W leaking is large, 4a and 4b, it is judged whether or not to restore the leak by a simple recovery operation, not to block or limit the vehicle traffic, as shown in FIGS. 4A and 4B. can do.

그리고 터널구조물 조사장치(200)는 노면에서 누수가 발생된 경우에도, 토사유출이나 누수된 물(W)이 동결되어, 차량의 통행 시 사고가 발생될 위험이 존재하여 차량 통행을 차단하거나 제한할 필요가 있는 것인지, 아니면, 차량 통행을 차단하거나 제한할 정도는 아니고, 단순 복구 작업으로 누수를 복구할 것인지 판단할 수 있다.In addition, the tunnel structure irradiating apparatus 200 can prevent or prevent the passage of the vehicle because there is a danger that the leakage of the soil or the leaking water W is frozen even when leakage occurs on the road surface, Whether it is necessary or not, you can judge whether you want to restore the leak by simple restoration work, not to block or limit the traffic.

더불어, 터널구조물 조사장치(200)는 터널구조물(T)의 표면에 박리(剝離), 박락(剝落) 또는 백태(Efflorescence)가 발생하거나, 철근이 노출되면, 터널구조물의 표면에 발생된 변상이 재질 열화에 의한 것으로 판단할 수 있다. In addition, when the tunnel structure irradiating apparatus 200 is peeled off, peeling off, or efflorescence on the surface of the tunnel structure T, or when the reinforcing bars are exposed, It can be judged that it is caused by material deterioration.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 터널구조물 조사용 무인비행체(100)의 제1 거리정보 생성부(130)를 설명하기 위해 도시한 도면이다.FIG. 5 is a view for explaining a first distance information generating unit 130 of a tunneling-type unmanned aerial vehicle 100 according to an embodiment of the present invention.

본 실시예에 따른 무인비행체(100)는, 무인비행체(100)를 보호하기 위해, 전술한 구동부(110), 영상정보 수집부(120), 제1 거리정보 생성부(130), 제어부(140), 통신부(150) 및 배터리부(160) 이외에, 보호 프레임부(170)를 더 포함할 수 있다.The unmanned air vehicle 100 according to the present embodiment includes the driving unit 110, the image information collecting unit 120, the first distance information generating unit 130, the control unit 140 , The communication unit 150 and the battery unit 160, as well as the protection frame unit 170.

보호 프레임부(170)는, 무인비행체(100)의 외면을 둘러싸도록 마련되어, 무인비행체(100)가 터널구조물과 같은 외부 구조물과 충돌하는 경우, 무인비행체(100)를 보호할 수 있다.The protection frame unit 170 is provided to surround the outer surface of the unmanned air vehicle 100 and can protect the unmanned air vehicle 100 when the unmanned air vehicle 100 collides with an external structure such as a tunnel structure.

이를 위해, 보호 프레임부(170)는, 무인비행체(100)를 환위(環衛)하는 링 형상으로 마련되는 보호 프레임이 복수로 마련될 수 있다. To this end, the protection frame unit 170 may be provided with a plurality of protection frames arranged in a ring shape to rotate the unmanned air vehicle 100.

그리고 제1 거리정보 생성부(130)는, 보호 프레임부(170)가 추가적으로 포함되는 경우, 보호 프레임부(170)에 수용되되, 보호 프레임부(170)를 따라 무인비행체(100)의 주위를 도는 상태로 무인비행체(100)와 터널구조물 간의 거리를 측정하여, 제1 거리정보를 생성할 수 있다.When the protection frame unit 170 is additionally included, the first distance information generating unit 130 is accommodated in the protection frame unit 170, and the first distance information generating unit 130 may surround the unmanned air vehicle 100 along the protection frame unit 170 It is possible to generate the first distance information by measuring the distance between the UAV 100 and the tunnel structure.

구체적으로, 제1 거리정보 생성부(130)의 초음파 근접센서(131)는 각각의 보호 프레임에 개별적으로 수용되도록 복수로 마련되고, 각각의 초음파 근접센서(131)가 보호 프레임을 따라 무인비행체(100)의 주위를 돌며, 무인 비행체의 주위를 향해 초음파를 방출하여, 무인비행체(100)와 터널구조물 간의 거리를 지속적으로 측정할 수 있다.Specifically, a plurality of ultrasonic proximity sensors 131 of the first distance information generation unit 130 are provided so as to be individually accommodated in the respective protection frames, and each of the ultrasonic proximity sensors 131 is connected to the unmanned air vehicle 100, and emits ultrasonic waves toward the periphery of the unmanned aerial vehicle, thereby continuously measuring the distance between the unmanned air vehicle 100 and the tunnel structure.

여기서, 각각의 초음파 근접센서(131)는 초음파 방출부 및 초음파 수신부로 구성되어, 방출된 초음파가 터널구조물에 의해 반사되어 초음파 근접센서(131)로 돌아오면, 이를 수신하여, 무인비행체(100)와 터널구조물 간의 거리를 측정할 수 있다. Each of the ultrasonic proximity sensors 131 includes an ultrasonic wave emitting unit and an ultrasonic wave receiving unit. When the emitted ultrasonic wave is reflected by the tunnel structure and returns to the ultrasonic proximity sensor 131, the ultrasonic wave proximity sensor 131 receives the reflected ultrasonic wave, And the tunnel structure can be measured.

도 6 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 터널구조물 조사용 무인비행체(100)의 위치정보를 생성하는 방식을 설명하기 위해 도시한 도면이다.FIGS. 6 to 7 are views for explaining a method of generating position information of the tunneling structure unmanned aerial vehicle 100 according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 도 6 내지 도 7을 참조하여, 본 실시예에 따른 터널구조물 조사장치(200)가 무인비행체(100)의 위치정보를 생성하는 방식에 대하여 중점적으로 설명하기로 한다. Hereinafter, a method for generating the position information of the unmanned air vehicle 100 according to the tunnel structure irradiating apparatus 200 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 6 to 7. FIG.

본 터널구조물 조사장치(200)는, 전술한 바와 같이, 영상정보가 수신되면, 제1 거리정보, 제2 거리정보 및 영상정보를 기반으로 무인비행체(100)의 위치정보를 생성하여, 영상정보와 함께 매칭시켜 저장할 수 있다.As described above, when the image information is received, the tunnel structure illuminating apparatus 200 generates position information of the unmanned air vehicle 100 based on the first distance information, the second distance information, and the image information, And can be stored.

구체적으로 터널구조물 조사장치(200)는 무인비행체(100)의 실시간 위치가 무인비행체(100)의 비행경로의 시작점(0, 0, 0)을 기준점으로 하는 3차원 가상 좌표로 변환되도록 하여, 위치정보를 생성할 수 있다. Specifically, the tunnel structure illuminator 200 converts the real-time position of the unmanned air vehicle 100 into three-dimensional virtual coordinates having a starting point (0, 0, 0) of a flight path of the unmanned air vehicle 100 as a reference point, Information can be generated.

도 6을 참조하여 설명하면, 터널구조물 조사장치(200)는 무인비행체(100)가 비행경로의 시작점(0, 0, 0)으로부터 상승하여 비행 중인 경우, 무인비행체(100)의 현재위치를 A 지점(X1, Y1, 0)으로 가정하면, 제1 거리정보를 통해, 무인비행체(100)의 제1 거리정보 생성부(130)와 터널구조물의 천장 간의 거리(D1)를 산출할 수 있다.Referring to FIG. 6, the tunnel structure irradiating device 200 measures the current position of the unmanned air vehicle 100 in a direction A (0, 0, 0) The distance D1 between the first distance information generator 130 of the unmanned air vehicle 100 and the ceiling of the tunnel structure can be calculated through the first distance information.

여기서 비행경로의 시작점(0, 0, 0)으로부터 제2 거리정보 생성부(210)까지의 거리는 고정 오차 값으로서, 제2 거리정보 생성부(210)로부터 무인비행체(100)까지의 거리(D2)를 측정하여 제2 거리정보를 생성하는 경우, 고정 오차 값을 보정하여 제2 거리정보를 생성할 수 있다. Herein, the distance from the starting point (0, 0, 0) of the flight path to the second distance information generating unit 210 is a fixed error value and is a distance D2 from the second distance information generating unit 210 to the unmanned air vehicle 100 ) To generate the second distance information, the second distance information can be generated by correcting the fixed error value.

그리고 무인비행체(100)의 현재위치(X1, Y1, 0)는 제2 거리정보 생성부(210)와 통신을 수행하여, 제2 거리정보가 생성되도록 하는 무인비행체의 통신부(150)의 위치를 기준점으로 하여 산출하는 것이 바람직하다. The current position (X1, Y1, 0) of the UAV 100 communicates with the second distance information generator 210 to determine the position of the communication unit 150 of the unmanned aerial vehicle It is preferable to calculate it as a reference point.

또한, 터널구조물 조사장치(200)는 기저장된 설계정보를 통해, 터널구조물의 전체 높이(H)를 산출할 수 있고, 전체 높이(H)에서 제1 거리정보 생성부(130)와 터널구조물의 천장 간의 거리(D1), 지면으로부터 비행경로의 시작점까지의 높이(H1), 무인비행체의 통신부(150)와 제1 거리정보 생성부(130) 간의 거리(H2, H3)를 차감하면, 수식 1과 같이 비행경로의 시작점으로부터 무인비행체(100)가 현재 위치까지 상승한 거리(H4)를 산출할 수 있다.The tunnel structure irradiating apparatus 200 can calculate the overall height H of the tunnel structure through the pre-stored design information and calculate the distance H between the first distance information generating unit 130 and the tunnel structure The height H1 from the ground to the starting point of the flight path and the distances H2 and H3 between the communication unit 150 of the unmanned aerial vehicle and the first distance information generating unit 130 are subtracted from Equation 1 The distance H4 from the start point of the flight path to the current location of the UAV 100 can be calculated.

여기서 비행경로의 시작점(0, 0, 0)으로부터 무인비행체(100)가 현재 위치까지 상승한 거리(H4)는 3차원 가상 좌표의 Y 좌표 값으로 변환될 수 있다.Here, the distance H4 from the start point (0, 0, 0) of the flight path to the current position of the UAV 100 can be converted into the Y coordinate value of the 3D virtual coordinates.

그리고 터널구조물 조사장치(200)는 비행경로의 시작점(0, 0, 0)으로부터 무인비행체(100)가 현재 위치까지 상승한 거리(H4)와 터널구조물 조사장치(200)와 무인비행체의 통신부(150) 간의 거리(D2)가 산출되면, 수식 2와 같이 피타고라스의 정리를 비행경로의 시작점(0, 0, 0)으로부터 무인비행체(100)의 현재위치(X1, Y1, 0)까지의 밑변 값(D0)을 3차원 가상 좌표의 X 좌표 값으로 변환시킬 수 있다. The tunnel structure irradiating apparatus 200 measures the distance H4 from the start point of the flight path 0 to the current position of the unmanned air vehicle 100 and the distance H4 between the tunnel structure irradiating apparatus 200 and the unmanned aerial vehicle communication unit 150 (0, 0, 0) of the flight path to the current position (X1, Y1, 0) of the unmanned air vehicle 100 as shown in Equation (2) D0) to the X coordinate value of the three-dimensional virtual coordinate.

더불어, 무인비행체(100)의 현재위치의 Z 좌표는 0일 수도 있고, 가변적으로 변하여 복수의 지점 중 어느 하나일 수 있다. 무인비행체(100)의 현재위치의 Z 좌표를 산출하는 과정은 도 7을 참조하여 설명하기로 한다.In addition, the Z-coordinate of the current position of the UAV 100 may be either zero or variable and may be any of a plurality of points. The process of calculating the Z coordinate of the current position of the UAV 100 will be described with reference to FIG.

< 수식 1 >&Lt; Formula 1 >

H4=H-(D1+H2+H3+H1)H4 = H- (D1 + H2 + H3 + H1)

< 수식 2 >&Quot; (2) &quot;

Figure 112017059399917-pat00001
Figure 112017059399917-pat00001

더불어, 터널구조물 조사장치(200)는 무인비행체(100)가 비행경로의 시작점(0, 0, 0)으로부터 상승하여 비행 중인 상태로 현재 위치에 대하여 3차원 가상 좌표의 X 좌표 값과 Y 좌표 값이 산출되면, 도 7에 도시된 바와 같이 영상정보를 수집하여, 기준점에서의 터널구조물의 표면 곡률 값을 기록하고, 기록된 기준점에서의 표면 곡률 값과 기저장된 설계정보를 기반으로 제1 거리정보 및 제2 거리정보를 갖는 복수의 지점 중 영상정보에 포함된 터널구조물의 표면 곡률과 동일한 곡률 값을 갖는 설계지점을 산출하여, 위치정보를 생성할 수 있다.In addition, the tunnel structure survey apparatus 200 determines whether the unmanned air vehicle 100 is moving up from the starting point (0, 0, 0) of the flight path, 7, the image information is collected, the surface curvature value of the tunnel structure at the reference point is recorded, and based on the surface curvature value at the recorded reference point and pre-stored design information, the first distance information And a design point having a curvature value equal to the surface curvature of the tunnel structure included in the image information among the plurality of points having the second distance information.

여기서 복수의 지점은 제1 지점(0, 0, Z1)부터 제3 지점(0, 0, Z3)으로 가정하면, 영상정보에 포함된 터널구조물의 표면 곡률이 제2 지점(0, 0, Z2)인 경우, α 값을 가지는 설계 지점을 산출하고, 제3 지점(0, 0, Z3)인 경우, β 값을 가지는 설계 지점을 산출할 수 있다.Assuming that the plurality of points are the first point (0, 0, Z1) to the third point (0, 0, Z3), the surface curvature of the tunnel structure included in the image information is the second point (0, ), A design point having an alpha value is calculated, and if the third point (0, 0, Z3), a design point having a beta value can be calculated.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 터널구조물 조사시스템을 이용한 조사방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다.8 is a view for explaining a survey method using a tunnel structure survey system according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 도 8을 참조하여 본 실시예에 따른 터널구조물 조사시스템을 이용한 조사방법을 설명하기로 한다. Hereinafter, an investigation method using the tunnel structure survey system according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

우선, 터널구조물 조사장치(200)가 조사하고자 하는 터널구조물의 설계정보를 기반으로 비행경로를 설정할 수 있다(S810). 그리고 설정된 비행경로를 무인비행체(100)에 전달하여, 무인비행체(100)가 비행하도록 할 수 있다.First, the tunnel structure inspection apparatus 200 can set a flight path based on design information of a tunnel structure to be inspected (S810). Then, the set flight path can be transmitted to the unmanned air vehicle 100, allowing the unmanned air vehicle 100 to fly.

무인비행체(100)는 터널구조물 조사장치(200)로부터 비행경로에 대한 정보를 수신하면, 설정된 비행경로에 따라 터널구조물의 내부를 일정한 고도로 비행할 수 있다(S815). When the unmanned aerial vehicle 100 receives the information about the flight path from the tunnel structure irradiating device 200, it can fly the tunnel structure at a certain height according to the set flight path (S815).

또한, 무인비행체(100)는, 비행 중인 상태로 터널구조물과의 거리를 측정하여 제1 거리정보를 생성할 수 있다(S820). 구체적으로 무인비행체(100)는 비행 중인 상태로 터널구조물을 향해 초음파를 방출하여, 무인비행체(100)와 터널구조물 간의 거리를 측정하여, 제1 거리정보를 생성할 수 있다.In addition, the UAV 100 may generate the first distance information by measuring the distance to the tunnel structure in flight (S820). Specifically, the UAV 100 may emit ultrasonic waves toward the tunnel structure while flying and measure the distance between the UAV 100 and the tunnel structure to generate the first distance information.

제1 거리정보가 생성되면, 무인비행체(100)는, 생성된 제1 거리정보를 기반으로 터널구조물과의 거리가 기설정된 촬영 범위 이내인 것인지 여부를 판단하고(S825), 터널구조물과의 거리가 기설정된 충돌 범위 이내인 것인지 여부를 판단하여(S830), 무인비행체(100)와 터널구조물 간의 거리가 기설정된 촬영 범위 이내이고(S825-Yes), 기설정된 충돌 범위 밖이라고 판단되면(S830-No), 터널구조물의 표면상태를 촬영하도록 하여 영상정보가 수집되도록 할 수 있다(S840). When the first distance information is generated, the UWB 100 determines whether the distance from the tunnel structure is within a predetermined shooting range based on the generated first distance information (S825), and determines whether the distance from the tunnel structure If it is determined that the distance between the unmanned air vehicle 100 and the tunnel structure is within the preset shooting range (S825-Yes) and is outside the predetermined collision range (S830- No), the surface state of the tunnel structure may be photographed so that the image information may be collected (S840).

이때, 무인비행체(100)는, 무인비행체(100)와 터널구조물 간의 거리가 기설정된 충돌 범위 이내인 것으로 판단되면(S830-Yes), 터널구조물 조사장치(200)에 터널구조물과의 충돌 위험 가능성을 전달하고, 현재 위치를 유지하도록 비행하거나, 또는 터널구조물에서 기설정된 충돌 범위 밖으로 벗어나도록 비행할 수 있다(S835). If it is determined that the distance between the unmanned air vehicle 100 and the tunnel structure is within the predetermined collision range (S830-Yes), the unmanned air vehicle 100 may determine that there is a danger of collision with the tunnel structure (S835), or to fly outside the predetermined range of collision in the tunnel structure (S835).

한편, 터널구조물 조사장치(200)는, 무인비행체(100)가 터널구조물의 표면을 적외선 촬영하여, 영상정보를 수집하면, 이를 수신하여(S845), 저장된 이미지들과 비교하여, 터널구조물의 표면에 변상이 발생된 것인지 여부를 판단할 수 있다(S850).On the other hand, the tunnel structure irradiating apparatus 200 receives infrared images of the surface of the tunnel structure and collects image information of the tunnel structure (S845), compares the images with the stored images, It can be determined whether or not an overturn has occurred (S850).

더불어, 터널구조물 조사장치(200)는, 터널구조물의 표면에 변상이 발생된 것으로 판단되면(S855-Yes), 저장된 균열, 손상 및 누수와 같은 변상이 발생된 터널구조물의 이미지들과 터널구조물의 표면에 변상이 포함된 영상정보를 비교하여, 변상이 외력에 의한 것인지, 재질 열화에 의한 것인지, 아니면, 누수에 의한 것인지 판단할 수 있다(S860).In addition, when it is judged that the surface of the tunnel structure is displaced (S855-Yes), the tunnel structure irradiating apparatus 200 displays the images of the tunnel structure where the scatters such as stored cracks, It is possible to judge whether the displacement is caused by an external force, material deterioration, or leakage (S860).

이에 의해, 무인비행체(100)를 이용하여 안전하고 편리하게 터널구조물의 상태를 평가할 수 있다. 더불어, 무인비행체(100)가 터널구조물의 내부를 비행하며, 터널구조물의 표면상태를 촬영하는 경우에, 무인비행체(100)와 터널구조물의 거리가 지속적으로 측정되며, 양자 간에 충돌을 방지할 수 있으며, GPS 좌표 수신이 원활하게 이루어지지 않아도, 표면상태를 촬영하여 생성된 영상정보에 무인비행체(100)의 현재위치를 기록하여, 어느 위치에서 터널구조물을 촬영한 것인지 식별할 수 있다.Thereby, the state of the tunnel structure can be evaluated safely and conveniently by using the UAV 100. In addition, when the unmanned aerial vehicle (100) is flying inside the tunnel structure and the surface state of the tunnel structure is photographed, the distance between the unmanned air vehicle (100) and the tunnel structure is continuously measured, Even if GPS coordinates are not smoothly received, the current position of the UAV 100 can be recorded in the generated image information by photographing the surface state, and it is possible to identify from which position the tunnel structure is photographed.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명의 기술적 사상을 효과적으로 설명하기 위한 특정의 실시예를 위주로 도시하고 설명한 것에 불과하다. 따라서, 본 발명은 상기한 실시예에만 한정되지는 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기의 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.While the embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, it is to be understood that the present invention is not limited by the specific embodiments for effectively explaining the technical idea of the present invention. Therefore, it is intended that the present invention covers the modifications and variations of this invention provided they come within the scope of the appended claims and their equivalents. You can do it. In addition, the scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the above detailed description. Also, all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included within the scope of the present invention.

100 : 무인비행체 110 : 구동부
111 : 구동 날개 120 : 영상정보 수집부
130 : 제1 거리정보 생성부 131 : 초음파 근접센서
140 : 제어부 150 : 통신부
160 : 배터리부 170 : 보호 프레임부
200 : 터널구조물 조사장치
210 : 제2 거리정보 생성부 220 : 통신부
230 : 제어부 240 : 저장부
250 : 전원공급부
T : 터널
C : 균열
W : 누수된 물
100: unmanned aerial vehicle 110:
111: driving blade 120: image information collecting unit
130: First distance information generator 131: Ultrasonic proximity sensor
140: control unit 150: communication unit
160: battery part 170: protective frame part
200: Tunnel structure survey equipment
210: second distance information generator 220:
230: control unit 240:
250: Power supply
T: Tunnel
C: Crack
W: Leaked water

Claims (10)

터널구조물의 내부를 비행하며, 상기 터널구조물의 표면상태에 대한 영상정보를 수집하는 무인비행체; 및
기저장된 상기 터널구조물에 대한 설계정보를 기반으로 상기 무인비행체의 비행경로를 설정하고, 상기 수집된 영상정보를 기반으로 상기 터널구조물의 상태를 평가하는 터널구조물 조사장치;를 포함하며,
상기 무인비행체는,
상기 설정된 비행경로를 따라 일정한 고도로 비행하도록 하되, 비행 중인 상태로 상기 터널구조물과의 거리를 측정하여 제1 거리정보를 지속적으로 생성하고,
상기 생성된 제1 거리정보를 기반으로 상기 터널구조물과의 거리가 기설정된 촬영 범위 이내인 것인지 여부를 판단하고, 상기 터널구조물과의 거리가 기설정된 촬영 범위 이내인 것으로 판단되면, 상기 터널구조물의 표면상태를 촬영하여, 상기 영상정보를 수집하고,
상기 터널구조물 조사장치는,
상기 무인비행체가 비행 중인 경우, 무선거리측정 방식으로 상기 무인비행체와의 거리를 측정하여 제2 거리정보를 지속적으로 생성하되,
상기 무인비행체로부터 상기 영상정보가 수신되면, 상기 제1 거리정보, 상기 제2 거리정보 및 상기 영상정보를 기반으로 상기 무인비행체의 위치정보를 생성하여, 상기 수신된 영상정보와 매칭시켜 저장하고,
상기 터널구조물 조사장치는,
상기 무인비행체의 실시간 위치가 상기 무인비행체의 비행경로의 시작점을 기준점으로 하는 3차원 가상 좌표로 변환되도록 하여, 상기 위치정보를 생성하되,
상기 무인비행체가 상기 비행경로의 시작점으로부터 상승하여 비행 중인 상태로 영상정보를 수집하여, 상기 기준점에서의 상기 터널구조물의 표면 곡률 값을 기록하고, 상기 기록된 기준점에서의 표면 곡률 값과 상기 기저장된 설계정보를 기반으로 상기 제1 거리정보 및 상기 제2 거리정보를 갖는 복수의 지점 중 상기 영상정보에 포함된 상기 터널구조물의 표면 곡률과 동일한 곡률 값을 갖는 설계지점을 산출하여, 상기 위치정보를 생성하며,
상기 무인비행체는,
상기 터널구조물의 표면을 적외선 촬영하여, 상기 영상정보를 수집하며,
상기 터널구조물 조사장치는,
상기 영상정보를 기반으로 상기 터널구조물의 표면에 균열, 손상 및 누수 발생 여부를 판단하여, 상기 터널구조물의 상태를 평가하며,
상기 터널구조물 조사장치는,
상기 터널구조물의 표면에 균열, 손상 및 누수 중 적어도 하나의 변상(變狀)이 발생된 것으로 판단되면, 상기 터널구조물의 표면의 변상이 포함된 영상정보와 기저장된 이미지들과 비교하여, 상기 변상이 외력에 의한 것인지, 재질 열화에 의한 것인지 아니면, 누수에 의한 것인지 판단하여, 상기 터널구조물의 상태를 평가하되, 상기 터널구조물의 표면에 균열이 발생된 것으로 판단되면, 상기 발생된 균열의 정도를 평가하기 위해 상기 균열이 종균열, 횡균열, 경사균열, 망상균열 중 어느 균열에 해당하는지 구분하되, 균열의 길이와 면적에 대한 정보도 함께 산출되도록 하고,
상기 발생된 균열이 종균열인 경우, 상기 횡균열, 경사균열, 망상균열 중 어느 하나의 균열에 비해 상대적으로 평가점수가 낮게 조정되도록 하되, 상기 발생된 종균열의 면적이 0.1 mm 미만인지, 0.1mm 이상 0.3mm 미만인지, 0.3mm 이상 1.0mm 미만인지, 1.0mm 이상 3.0mm 미만인지, 아니면 3.0mm 이상인지 구분하여 상기 터널구조물의 상태를 평가하고,
상기 터널구조물 조사장치는,
상기 터널구조물의 표면에 누수가 발생된 것으로 판단되면, 상기 누수가 발생된 지역이, 상기 터널구조물의 천장에 해당하는 아치부인지, 아니면 측벽 또는 노면인지 구분하여 상기 터널구조물의 상태를 평가하고,
상기 무인비행체는,
상기 생성된 제1 거리정보를 기반으로 상기 터널구조물과의 거리가 기설정된 충돌 범위 이내인 것인지 여부를 판단하고, 상기 터널구조물과의 거리가 기설정된 충돌 범위 이내인 것으로 판단되면, 상기 터널구조물 조사장치에 상기 터널구조물과의 충돌 위험 가능성을 전달하고, 현재 위치를 유지하도록 비행하거나 또는 상기 터널구조물에서 기설정된 충돌 범위 밖으로 벗어나도록 비행하며,
상기 무인비행체는,
상기 비행경로를 따라 비행하도록 하는 구동부;
상기 구동부에 의해, 비행하는 상태로 상기 터널구조물의 표면을 적외선 촬영하여, 상기 영상정보를 수집하는 영상정보 수집부;
상기 터널구조물과의 거리를 측정하여, 상기 제1 거리정보를 생성하는 제1 거리정보 생성부;
상기 영상정보 및 상기 제1 거리정보를 상기 터널구조물 조사장치에 전달하는 통신부;
상기 구동부, 상기 영상정보 수집부, 상기 거리정보 생성부 및 상기 통신부를 제어하는 제어부;
충전된 전원을 상기 구동부, 상기 영상정보 수집부, 상기 거리정보 생성부, 상기 통신부 및 상기 제어부에 공급하는 배터리부; 및
외면을 둘러싸며 보호하도록, 마련되는 보호 프레임부;를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 배터리부에 충전된 전원의 잔량이 기설정된 양 이하로 판단되면, 비행경로를 변경하여 상기 비행경로의 시작점으로 복귀하도록 하며,
상기 제1 거리정보 생성부는,
상기 보호 프레임부에 수용되되, 상기 보호 프레임부를 따라 상기 무인비행체의 주위를 도는 상태로 상기 터널구조물과의 거리를 측정하여, 상기 제1 거리정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 터널구조물 조사 시스템.
An unmanned aerial vehicle for flying inside a tunnel structure and collecting image information on a surface state of the tunnel structure; And
And a tunnel structure irradiator for setting a flight path of the unmanned aerial vehicle on the basis of design information of the tunnel structure previously stored and evaluating the state of the tunnel structure based on the collected image information,
In the unmanned aerial vehicle,
The first distance information is continuously generated by measuring a distance from the tunnel structure in a flying state while flying at a predetermined altitude along the set flight path,
Determining whether a distance between the tunnel structure and the tunnel structure is within a predetermined shooting range based on the generated first distance information, and if it is determined that the distance from the tunnel structure is within a predetermined shooting range, Capturing the surface state, collecting the image information,
The tunnel structure irradiating device includes:
Wherein when the unmanned air vehicle is in flight, the second distance information is continuously generated by measuring a distance to the unmanned air vehicle by a wireless distance measurement method,
Wherein the position information of the unmanned air vehicle is generated based on the first distance information, the second distance information, and the image information when the image information is received from the unmanned aerial vehicle, and the position information is matched with the received image information,
The tunnel structure irradiating device includes:
Wherein the real-time position of the unmanned aerial vehicle is converted into three-dimensional virtual coordinates having a starting point of a flight path of the unmanned aerial vehicle as a reference point,
And the surface curvature value of the tunnel structure at the reference point is recorded, and the surface curvature value at the recorded reference point and the pre-stored value Calculating a design point having a curvature value equal to a surface curvature of the tunnel structure included in the image information among a plurality of points having the first distance information and the second distance information based on the design information, &Lt; / RTI &
In the unmanned aerial vehicle,
Infrared imaging the surface of the tunnel structure, collecting the image information,
The tunnel structure irradiating device includes:
Evaluating the state of the tunnel structure by judging whether cracks, damages and leakage occur on the surface of the tunnel structure based on the image information,
The tunnel structure irradiating device includes:
Comparing the image information including the reformation of the surface of the tunnel structure and pre-stored images if it is determined that at least one of cracks, damages and leaks is generated on the surface of the tunnel structure, Determining whether the tunnel structure is caused by external force, material deterioration, or leakage, and evaluating the state of the tunnel structure. If it is determined that cracks have occurred on the surface of the tunnel structure, In order to evaluate the cracks, it is necessary to classify whether the crack corresponds to longitudinal cracks, transverse cracks, oblique cracks, or network cracks,
Wherein the generated crack is a longitudinal crack, the evaluation score is adjusted to be lower than that of any one of the transverse crack, the inclined crack, and the network crack, and the area of the generated longitudinal crack is less than 0.1 mm, mm or more and less than 0.3 mm, 0.3 mm or more and less than 1.0 mm, 1.0 mm or more and less than 3.0 mm, or 3.0 mm or more to evaluate the state of the tunnel structure,
The tunnel structure irradiating device includes:
And evaluating the state of the tunnel structure by classifying whether the leaking area is an arch part corresponding to a ceiling of the tunnel structure or a sidewall or a road surface when it is judged that leaking occurs on the surface of the tunnel structure,
In the unmanned aerial vehicle,
Determining whether a distance between the tunnel structure and the tunnel structure is within a predetermined collision range based on the generated first distance information, and if it is determined that the distance from the tunnel structure is within a predetermined collision range, Conveying the device with a possibility of collision with the tunnel structure, flying to maintain the current position, or flying out of the predetermined collision range in the tunnel structure,
In the unmanned aerial vehicle,
A driver for allowing the user to fly along the flight path;
An image information collecting unit for infrared-photographing the surface of the tunnel structure in a flying state by the driving unit and collecting the image information;
A first distance information generation unit for measuring the distance from the tunnel structure to generate the first distance information;
A communication unit for transmitting the image information and the first distance information to the tunnel structure irradiating apparatus;
A control unit for controlling the driving unit, the image information collecting unit, the distance information generating unit, and the communication unit;
A battery unit for supplying the charged power to the driving unit, the image information collecting unit, the distance information generating unit, the communication unit, and the control unit; And
And a protective frame part provided so as to surround and protect the outer surface,
Wherein,
When the remaining amount of the power charged in the battery unit is less than a preset amount, changing the flight path to return to the start point of the flight path,
Wherein the first distance information generator comprises:
Wherein the first distance information is generated by measuring a distance from the tunnel structure to the tunnel structure while turning around the unmanned air vehicle along the protection frame part.
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