KR101944823B1 - 증강현실 및 가상현실을 이용한 위치기반 지하시설물 탐지 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 증강현실 및 가상현실 기반의 지하시설물 준공상황을 일괄적으로 탐지하여 지하시설물에 대한 시공 이후의 안전사고를 예방하면서 신규 지하시설물 매설작업시 효율적으로 시공함을 제공하도록, 지하시설물과 관련된 준공정보 및 관리정보에 대하여 지하시설물별로 구분하여 정보DB를 구축하고, 정보나 정보DB를 저장 및 전송가능하게 처리하는 통합운영서버와; 상기 통합운영서버의 정보DB나 GPS신호를 송수신하고, 상기 통합운영서버로부터 수신된 정보DB의 상세내용 및 영상을 생성시켜 화면출력가능하게 구성하는 사용자단말기와; 상기 사용자단말기 상에 실행가능하게 설치되고, 상기 통합운영서버로부터 수신된 정보DB를 토대로 현 위치기반의 지하시설물 정보를 가상현실 VR뷰 및 증강현실 AR뷰 형태로 영상을 출력하는 ICT프로그램;을 포함하는 증강현실 및 가상현실을 이용한 위치기반 지하시설물 탐지 시스템을 제공한다.
Description
본 발명은 증강현실 및 가상현실을 이용한 위치기반 지하시설물 탐지 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 증강현실 및 가상현실 기반의 지하시설물 준공상황을 일괄적으로 탐지하여 지하시설물에 대한 시공 이후의 안전사고를 예방하면서 신규 지하시설물 매설작업시 효율적으로 시공하는 것이 가능한 증강현실 및 가상현실을 이용한 위치기반 지하시설물 탐지 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 산업 및 생활, 문화 수준의 향상 등 도시화가 급속하게 진행되면서 지중에는 상하수도관이나 가스관, 전기 및 통신선로, 난방관, 송유관 등과 같은 수많은 지하시설물들이 급증하였으며, 지중에 매설되는 지하시설물의 관로 종류 또한 다양하게 설치되어 사용하고 있다.
이러한 지하시설물들은 도시의 미관과 안전을 이유로 지하에 매설되고 있는데, 다양한 유형을 갖는 지하시설물의 보수 및 관리를 위해서는 지하시설물의 위치정보가 정확히 확인되어야 하고 기록에 의해 유지 관리가 효율적으로 이루어질 필요가 있다.
그러나 지하시설물의 경우 국내 1970년대부터 주요 인프라가 집중적으로 공급되기 시작하여 현재 준공 후 30년 이상 경과한 시설들이 급증하고 있으며, 이와 같은 지하시설물의 노후화는 누수나 도로함몰 등 안전문제를 유발할 뿐만 아니라 지하시설물의 효율적인 측면에도 악영향을 미쳐 예산낭비로 이어진다는 문제가 있었다.
나아가 지하시설물의 관로 매립작업에는 현장의 다양한 제반 여건상 설계도면과 동일한 위치에 정확히 시공하는 것이 불가능하며, 시공도면과의 불일치 및 지반변화로 인해 지하시설물의 정확한 위치파악이 어려워 신규 지하시설물의 신설로 인한 굴착 공사시 기존 지하시설물을 손상시켜 안전사고 발생하게 된다는 문제가 있었다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 개시되어 있었던 종래기술로써, 대한민국 등록특허공보 제1185160호(2012.09.17.)에는 거리가 측정된 특정 위치마다 해당 거리의 정보를 포함하는 정보 인식 수단이 부착된 깊이 측정 막대와, 상기 깊이 측정 막대가 지하 매설물이 매설된 위치까지 안착되고 상기 깊이 측정 막대에 부착된 상기 정보 인식 수단을 스캔함으로써 상기 지하 매설물의 매설 깊이 정보를 독출하는 사용자 단말과, 상기 사용자 단말로부터 상기 독출된 지하 매설물의 깊이 정보와 상기 사용자 단말이 위치한 위치 정보를 수신하고 상기 수신된 위치 정보 및 깊이 정보를 매핑하여 데이터베이스에 저장하는 통합 관리 서버를 포함하여 구성됨에 따라 지하시설물을 종합적이고 효과적으로 관리할 수 있는 정보 인식 수단을 이용한 지하 매설물의 깊이 측정 시스템이 공지되어 있다.
또한 등록특허공보 제1122185호(2012.02.23.)에는 다수 지점의 지상에 설치되고 상기 다수 지점의 기반정보, 위치정보와 인근에 매설된 지하시설물의 정보를 포함하는 다수의 지상지표와, 상기 다수의 지상지표에 포함된 지하시설물의 정보를 포함하고 상기 지하시설물과 함께 지하에 매설되는 다수의 지하지표와, 상기 다수의 지상지표와 다수의 지하 지표에서 정보를 취득하여 상기 다수의 지상지표와 지하지표가 설치된 지점의 기반정보, 위치정보와 인근에 매설된 지하시설물의 위치정보를 파악하는 사용자 단말기와, 상기 사용자 단말기와 위치정보 서버 사이에 통신을 제공하는 통신망과, 상기 통신망을 통하여 상기 사용자 단말기에서 다수의 지상지표와 지하지표에 포함된 암호화 코드를 수신하여 상기 다수의 지상지표와 지하지표에 포함된 정보를 해독하여 다시 상기 사용자 단말기로 송신하는 위치정보 서버로 구성되며, 상기 사용자 단말기는 상기 지하시설물의 정보가 필요한 경우 지하시설물 관련 정보를 포함하는 상기 지상지표를 인식하는 것에 의하여 정보를 얻을 수 있으며, 상기 지상지표 및 지하지표를 필요에 따라 인식하고 인식한 시점의 지상지표와 지하지표의 위치정보를 상기 위치정보 서버로 전송하며, 상기 위치정보 서버는 상기 사용자 단말기로부터 전송된 상기 지상지표와 지하지표의 위치정보를 이용하여 상기 지상지표와 지하지표의 위치변화를 탐지하도록 구성됨에 따라 지하시설물의 설치 및 관리를 위해 정밀도가 높은 위치 정보를 사용할 수 있는 정보인식수단을 이용한 지하시설물 관리시스템이 공지되어 있다.
그리고 등록특허공보 제1532901호(2015.06.24.)에는 자기 발생기로 유도 자계를 공급하는 자계 공급부와, 상기 자계 공급부에서 공급된 상기 유도 자계를 외부로 방사하는 상기 자기 발생기와, 자기 마커 자계, 활성 라인 자계, 및 상기 자기 발생기에서 방사하여 반사된 유도 자계 중 적어도 어느 하나의 자계를 수신하는 자기 센서와, 상기 자기 센서에서 수신된 상기 자기 마커 자계, 상기 활성 라인 자계, 및 상기 유도 자계 중 간섭으로 수신된 상기 유도 자계 성분을 제거하는 간섭 제거부와, 상기 간섭 제거부에서 간섭 제거되어 수신된 자계 신호를 서로 분리하는 자계 분리부와, 상기 자계 분리부에서 분리된 자기 마커 자계, 활성 라인 자계 및 유도 자계의 특성을 분석하는 자계 분석부를 포함하고, 상기 간섭 제거부는 상기 자계 공급부에서 공급되어 상기 자기 센서를 통해 수신되는 간섭 신호에 대해 상기 자기 발생기와 상기 자기 센서의 상호 배치 조정, 아날로그 형태의 상기 간섭 신호 제거 및 시간 영역 적응형 등화기를 이용한 상기 간섭 신호 제거 중 적어도 어느 하나를 수행하여 상기 간섭 신호를 제거 또는 캘리브레이션하게 구성됨에 따라 지중 관로의 존재 유무를 검출할 수 있는 지하 매설물 멀티 탐지 시스템이 공지되어 있다.
그러나 상기한 종래기술 중 등록특허공보 제1185160호 및 제1122185호의 경우에는 양자 모두 지하시설물의 깊이 측정에 따른 위치정보 및 다수의 지표정보로부터 지하시설물에 대한 일련의 데이터정보만을 구축할 뿐이며, 상기한 종래기술 중 등록특허공보 제1532901호의 경우에도 자기탐지를 이용한 자기마커 방식을 활용하고 있을 뿐, 종래기술 모두가 단순히 부가정보만을 제공하는 수준에 불과하기 때문에 실제위치와 오차를 보정한 정합영상 등이 없어 관련공사 수행에 활용하는데 한계가 있고, 지하시설물에 대한 작업에 정밀도 및 효율 면에서 신뢰성이 낮고 현장 여건에 따라 적용의 선택폭이 좁다는 문제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 증강현실 및 가상현실 기술을 적용한 모바일 기반으로 지하시설물을 가시화할 수 있게 구성하므로 기설 지하시설물의 탐사 및 해석을 고도화하면서 안전사고를 방지하며 선제적 관리화하고, 신규 지하시설물의 설치를 위한 굴착작업시 토공 작업정보와 지하시설정보를 일괄적으로 안내할 수 있게 구성하므로 작업안정성 및 시공효율화를 제고할 수 있는 증강현실 및 가상현실을 이용한 위치기반 지하시설물 탐지 시스템을 제공하는데, 그 목적이 있다.
뿐만 아니라 본 발명은 지하시설물의 가시화정보와 함께 지하시설물의 시공에 따른 작업량 정보를 실시간으로 검측할 수 있게 구성하므로 데이터구축을 위한 검측작업을 자동화하며 지하 지리정보체계(GIS;geographic information system)의 정확한 데이터베이스를 구축할 수 있는 증강현실 및 가상현실을 이용한 위치기반 지하시설물 탐지 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 제안하는 증강현실 및 가상현실을 이용한 위치기반 지하시설물 탐지 시스템은 지하시설물과 관련된 준공정보 및 관리정보에 대하여 지하시설물별로 구분하여 정보DB를 구축하고, 정보나 정보DB를 저장 및 전송가능하게 처리하는 통합운영서버와; 상기 통합운영서버의 정보DB나 GPS신호를 송수신하고, 상기 통합운영서버로부터 수신된 정보DB의 상세내용 및 영상을 생성시켜 화면출력가능하게 구성하는 사용자단말기와; 상기 사용자단말기 상에 실행가능하게 설치되고, 상기 통합운영서버로부터 수신된 정보DB를 토대로 현 위치기반의 지하시설물 정보를 가상현실 VR뷰 및 증강현실 AR뷰 형태로 영상을 출력하는 ICT프로그램;을 포함하여 이루어진다.
또한 본 발명은 지하시설물이 준공된 현장마다 설치되어 지하시설물의 이상 유무를 감지하고, 상기 통합운영서버 및 상기 사용자단말기에 감지신호를 실시간 전달가능하게 구성하는 탐지센서부를 더 포함하여 구성하는 것도 가능하다.
상기 통합운영서버는 관리자 PC기기에 실행가능하게 설치되고, 복수의 사용자단말기로부터 수신된 정보를 실시간으로 구분 출력하면서 기능별 선택적으로 실행가능하게 처리하는 운영관리프로그램을 구비한다.
또한 상기 사용자단말기에는 지하시설물의 준공현장 위치 기반에서 지하에 전자기 펄스를 이용하여 지하시설물의 실제위치정보를 확인가능하게 탐사하는 GPR수단을 포함하고,
상기 ICT프로그램에서는 상기 GPR수단의 탐사 정보가 입력되되 상기 GPR수단의 탐사 정보DB에 대하여 다각도로 데이터의 특성을 분석하는 머신러닝 알고리즘을 구비한다.
상기 ICT프로그램에서는 상기 통합운영서버로부터 수신된 준공도면과 상기 GPR수단의 탐사자료로부터 획득한 분석정보를 토대로 3D 입체영상으로 컨버팅(converting)하도록 이루어진다.
상기 ICT프로그램에서는 상기 머신러닝 알고리즘에 의하여 분석 전처리된 상기 GPR수단의 탐사 정보DB로부터 현장 위치에 매설된 지하시설물의 형태 및 위치를 추정하고, 추정된 정보DB를 현 위치기반을 배경으로 증강현실 AR뷰 형태로 영상구현가능하게 이루어진다.
그리고 본 발명은 상기 통합운영서버와 연동하여 정보를 송수신가능하되, 건설장비의 운전자에게 굴착작업을 위한 설계 계획면과 함께 작업면을 좌표값에 의해 3차원 도면화시켜 모니터링할 수 있게 검측 안내하는 자동검측기를 더 포함하여 구성하는 것도 가능하다.
본 발명에 따른 증강현실 및 가상현실을 이용한 위치기반 지하시설물 탐지 시스템에 의하면 지하시설물의 탐지에 따른 증강현실 및 가상현실 기술을 산업현장에 확대 적용하면서 빅데이터 기반 지하시설물 통합관리 플랫폼을 통한 선제적 유지관리 기술을 확보하므로, 체계적인 지하공간의 관리와 지하시설물의 시각화를 통해 최적의 관리 및 부주의로 인한 사고발생을 감소시키며, 지하시설물의 탐사효율과 정확도를 향상시키면서 처리시간의 효율화를 도모할 수 있는 효과를 얻는다.
뿐만 아니라 본 발명에 따른 증강현실 및 가상현실을 이용한 위치기반 지하시설물 탐지 시스템은 지하시설물 탐지에 증강현실 및 가상현실 기술과 함께 전자기 펄스를 이용한 GPR 고정밀 탐지기술을 구현하므로, 지하시설물의 위치데이터 정보획득에 정확성을 향상시켜 굴착작업시 지하시설물의 파손 및 폭발로 인한 안전사고를 예방하며 국가적 예산절감을 도모할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 증강현실 및 가상현실을 이용한 위치기반 지하시설물 탐지 시스템은 현장 작업에 따른 계획면과 작업면을 3차원 도면형태로 실시간 모니터링할 수 있게 검측 안내하므로, 재시공 방지 및 품질확보, 비용절감, 생산성 향상을 도모하고, 준공도면작성 및 검측시간을 최소화하여 행정의 효율화를 도모할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 일실시예를 개략적으로 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 일실시예를 개략적으로 나타내는 블록도.
도 3의 (a),(b)는 각각 본 발명에 따른 일실시예에서 GPR수단에 의한 ICT프로그램의 영상구현상황을 예시적으로 나타내는 이미지.
도 4는 본 발명에 따른 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 다른 실시예에서 자동검측기의 구성을 개략적으로 나타내는 이미지.
도 6은 본 발명에 따른 다른 실시예에서 자동검측기의 영상구현상황을 예시적으로 나타내는 이미지.
도 2는 본 발명에 따른 일실시예를 개략적으로 나타내는 블록도.
도 3의 (a),(b)는 각각 본 발명에 따른 일실시예에서 GPR수단에 의한 ICT프로그램의 영상구현상황을 예시적으로 나타내는 이미지.
도 4는 본 발명에 따른 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 다른 실시예에서 자동검측기의 구성을 개략적으로 나타내는 이미지.
도 6은 본 발명에 따른 다른 실시예에서 자동검측기의 영상구현상황을 예시적으로 나타내는 이미지.
본 발명은 지하시설물과 관련된 준공정보 및 관리정보에 대하여 지하시설물별로 구분하여 정보DB를 구축하고, 정보나 정보DB를 저장 및 전송가능하게 처리하는 통합운영서버와; 상기 통합운영서버의 정보DB나 GPS신호를 송수신하고, 상기 통합운영서버로부터 수신된 정보DB의 상세내용 및 영상을 생성시켜 화면출력가능하게 구성하는 사용자단말기와; 상기 사용자단말기 상에 실행가능하게 설치되고, 상기 통합운영서버로부터 수신된 정보DB를 토대로 현 위치기반의 지하시설물 정보를 가상현실 VR뷰 및 증강현실 AR뷰 형태로 영상을 출력하는 ICT프로그램;을 포함하는 증강현실 및 가상현실을 이용한 위치기반 지하시설물 탐지 시스템을 기술구성의 특징으로 한다.
다음으로 본 발명에 따른 증강현실 및 가상현실을 이용한 위치기반 지하시설물 탐지 시스템의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
먼저 본 발명에 따른 증강현실 및 가상현실을 이용한 위치기반 지하시설물 탐지 시스템의 일실시예는 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 통합운영서버(10)와, 사용자단말기(20)와, ICT프로그램(30)을 포함하여 이루어진다.
또한 본 발명에는 지하시설물(5)이 준공된 현장마다 지하시설물(5)의 이상 유무를 감지가능하게 설치되는 탐지센서부(40)를 구성하는 것도 가능하다.
상기 탐지센서부(40)는 상기 통합운영서버(10) 및 상기 사용자단말기(20)에 감지신호를 실시간으로 전달가능하게 구성한다.
상기 탐지센서부(40)는 지하시설물(5)의 노후화나 파손, 싱크홀, 누수 등을 감지하기 위한 것으로서, 침하감지센서나 누수감지센서, 광섬유센서 등 다양하게 적용하여 구성하는 것이 가능하다.
상기 통합운영서버(10)는 지하시설물(5)과 관련된 다양한 정보를 상기 사용자단말기(20)으로 접속하여 확인할 수 있게 운영되는 기능을 수행한다.
상기 통합운영서버(10)에는 전반적인 지하시설물(5)과 관련된 준공정보 및 관리정보에 대하여 지하시설물(5)별로 구분하여 데이터베이스화된 정보DB를 구축한다.
예를 들면, 상기 통합운영서버(10)에는 지하시설물(5)의 준공데이터(준공도면, 준공위치, 준공날짜 등) 및 지하시설물(5)의 관리데이터(관리 이력 등) 등 지하시설물(5)과 관련된 다양한 상세정보들을 각 지하시설물(5)별로 구분하여 문자데이터에 영상데이터를 포함하는 빅데이터 형태의 정보DB를 구축한다.
상기 통합운영서버(10)에서는 기설된 지하시설물(5)의 정보DB는 물론 신설 지하시설물(5)에 대한 정보를 저장하여 지속적으로 갱신시킬 수 있게 형성한다.
상기 통합운영서버(10)는 상기 사용자단말기(20) 및 관리자 PC기기(7)에서 접속하여 지하시설물(5)과 관련된 새로운 정보를 저장하거나 저장된 정보를 송수신하게 전송 처리가능하다. 즉 상기 통합운영서버(10)는 상기 사용자단말기(20) 및 관리자 PC기기(7)로부터 온라인통신망을 통해 접속가능하게 구성하고, 지하시설물(5)과 관련된 정보를 서로 업로드할 수 있게 전송 처리한다.
상기에서 온라인통신망은 유선네트워크통신망은 물론 무선네트워크통신망, 위성통신망 및 와이파이(Wi-Fi)를 모두 포함하는 의미이다.
상기 통합운영서버(10)는 상기 사용자단말기(20) 상에 프로그래밍된 상기 ICT프로그램(30)과 함께 상기 관리자 PC기기(7) 상에 설치되게 프로그래밍된 운영관리프로그램(15)에 의하여 실행가능하게 구성한다.
상기 운영관리프로그램(15)은 상기 통합운영서버(10)에 접속하여 상기 관리자 PC기기(7)를 통해 화면 출력하되, 복수의 사용자단말기(20)로부터 수신된 정보를 실시간으로 구분 출력한다.
상기 운영관리프로그램(15)에서는 상기 통합운영서버(10)로부터 수신된 관리데이터와 함께 상기 탐지센서부(40)로부터 감지된 데이터를 실시간 또는 저장데이터를 토대로 모니터링 가능하다.
상기 운영관리프로그램(15)에서는 지하시설물(5)에 대한 점검 이력이나 유지보수 이력을 관리하여 확인가능하게 출력한다.
상기 운영관리프로그램(15)에서는 상기 관리자 PC기기(7) 상에 다양한 유형을 기능별로 실행하되, 관리자가 기능별 선택적으로 실행가능하게 처리한다. 즉 상기 운영관리프로그램(15)에서는 실시간 모니터링 기능에서부터 성능저하 진단기능, 3D도면 확인기능, 센서관리기능 등을 선택적으로 실행가능하게 구성한다.
상기 운영관리프로그램(15)에서 지하시설물(5)에 대해 실시간 모니터링함에는 지역 전체에서 특정 지역을 지정하여 집중적으로 모니터링할 수 있게 설정하는 것이 가능하다. 즉 상기 운영관리프로그램(15)에서 지하시설물(5) 중 취약지점을 지정하여 설정입력하면, 해당 취약지점에 대한 집중적인 정보만을 별도로 로딩하여 관리자 PC기기(7) 상에 출력한다.
상기 운영관리프로그램(15)에서 특정 지역의 취약지점을 설정함에는 상기 탐지센서부(40)의 신호와 연동하여 상기 탐지센서부(40)의 감지신호에 따른 지하시설물(5)의 위험요소로부터 취약지점을 자동으로 설정할 수 있게 구성한다.
상기 운영관리프로그램(15)에서는 특정 위험요소에 따른 해당 유관부서를 입력저장하므로, 지하시설물(5)에 위험요소가 발견된 경우 유관부서에 자동으로 전달할 수 있게 구성한다.
상기 운영관리프로그램(15)에서 지하시설물(5)의 성능저하를 진단함에는 상기 통합운영서버(10)로부터 수신된 관리데이터와 함께 상기 탐지센서부(40)로부터 감지된 데이터를 토대로 지하시설물(5)의 성능저하 여부를 판단하여 진단한다. 나아가, 상기 운영관리프로그램(15)에서는 지하시설물(5)의 성능저하를 진단한 데이터를 토대로 지하시설물(5)의 노후화순위를 자동으로 산정하도록 구성한다.
상기 운영관리프로그램(15)에서 지하시설물(5)의 3D도면을 확인함에는 3차원의 모델링 도면을 확인가능하게 생성시키며, 지하시설물(5)의 변위데이터에 따른 변위량을 확인가능하게 나타낸다.
상기 사용자단말기(20)는 현장에서 지하시설물(5)과 관련된 정보를 확인할 수 있는 기기로서, 현 위치에서 GPS신호를 송수신하여 위치정보를 획득가능하며, 상기 통합운영서버(10)의 정보DB를 송수신하여 지하시설물(5)의 준공정보 등을 확인가능하다.
상기 사용자단말기(20)는 상기 통합운영서버(10)로부터 수신된 정보DB의 상세내용 및 영상을 생성시켜 화면출력가능하게 구성한다.
상기에서 사용자단말기(20)는 온라인통신망을 이용하는 형태의 통신단말기(스마트폰, 태블릿PC 등)가 대표적인 예로 설명하지만, 이에 한정하는 의미가 아니며 온라인통신망에 연결가능하게 제작된 별도의 단말기를 적용하여 구성하는 것이 가능하다.
상기 ICT프로그램(30)은 상기 사용자단말기(20)를 통해 현장에서 지하시설물(5)에 대한 상세정보를 확인할 수 있게 제공하는 기능을 수행한다.
상기 ICT프로그램(30)은 상기 사용자단말기(20) 상에 실행가능하게 설치되는 프로그램으로서, 상기 사용자단말기(20)의 저장매체에 설치가능한 애플리케이션 형태의 프로그램을 이룬다.
상기 ICT프로그램(30)은 상기 사용자단말기(20)를 통해 상기 통합운영서버(10)와 접속가능하고, 상기 통합운영서버(10)로부터 수신된 정보DB를 토대로 현 위치기반의 지하시설물(5) 정보를 가상현실 VR뷰 및 증강현실 AR뷰 형태로 영상을 출력한다.
상기 ICT프로그램(30)에서는 상기 사용자단말기(20)의 GPS신호로부터 해당 위치정보를 인식하고, 상기 통합운영서버(10)로부터 해당 위치의 지하시설물(5) 상세정보를 불러와 디스플레이한다.
상기 ICT프로그램(30)에서는 상기 사용자단말기(20)의 카메라모듈과 연동하여 증강현실 AR뷰를 나타내게 구성한다. 즉 상기 사용자단말기(20)로부터 촬영한 화면을 배경으로 해당 위치의 지하시설물(5)을 3차원의 입체적인 증강현실로 디스플레이하는 구조로서, 상기 사용자단말기(20)로 들어오는 실시간 이미지에 GPS신호 및 상기 사용자단말기(20)의 자이로 센서를 연동하여 해당 지하시설물(5) 정보를 실시간 렌더링하므로, 지하시설물(5)의 시각화를 구현한다.
상기 사용자단말기(20)에는 지하시설물(5)의 준공현장 위치 기반에서 지하에 전자기 펄스를 이용하여 지하시설물(5)의 실제위치정보를 확인가능하게 탐사하는 GPR수단(25)을 구성한다.
상기 GPR수단(25)은 지하시설물(5)이 매립된 지반을 현장에서 자체적으로 탐사하여 지하시설물(5)이 매설된 실제위치를 파악가능하게 구성한다.
상기 GPR수단(25)은 상기 사용자단말기(20) 상에 일체로 내장된 구조를 갖는 일체형으로 구성하는 것도 가능하고, 상기 GPR수단(25)의 장비에 상기 사용자단말기(20)를 설치하여 사용하도록 구성하는 것도 가능하다.
상기 ICT프로그램(30)에는 상기 GPR수단(25)의 탐사 정보가 입력되고, 상기 ICT프로그램(30)에서는 상기 GPR수단(25)의 해당 탐사 정보를 토대로 지하시설물(5)의 가상현실 VR뷰 및 증강현실 AR뷰 영상을 출력한다.
상기 ICT프로그램(30)에서는 상기 통합운영서버(10)로부터 수신된 준공도면과 상기 GPR수단(25)의 탐사자료로부터 획득한 분석정보를 토대로 3D 입체영상으로 컨버팅(converting)하도록 구성한다. 즉 상기 ICT프로그램(30)은 준공도면이나 상기 GPR수단(25)의 탐사자료에 따른 2D 형태의 분석정보를 3D 입체영상으로 컨버팅하여 출력한다.
상기 ICT프로그램(30)에는 인공지능을 활용한 탐사결과 해석기능을 갖도록 머신러닝(machine learning) 알고리즘을 구비한다.
상기 ICT프로그램(30)은 머신러닝 알고리즘에 의하여 상기 GPR수단(25)의 탐사 정보DB에 대하여 다각도로 데이터의 특성을 분석한다.
상기 ICT프로그램(30)에서는 도 3의 (a)에서처럼 상기 머신러닝 알고리즘에 의하여 분석 전처리된 상기 GPR수단(25)의 탐사 정보DB로부터 현장 위치에 매설된 지하시설물(5)의 형태 및 위치를 추정하고, 도 3의 (b)에서처럼 추정된 정보DB를 현 위치기반을 배경으로 증강현실 AR뷰 형태로 영상구현가능하게 이루어지므로, 머신러닝 알고리즘을 토대로 인공지능을 활용한 지반탐사 정확도를 개선하는 것이 가능하다.
즉 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 증강현실 및 가상현실을 이용한 위치기반 지하시설물 탐지 시스템에 의하면 지하시설물의 탐지에 따른 증강현실 및 가상현실 기술을 산업현장에 확대 적용하면서 빅데이터 기반 지하시설물 통합관리 플랫폼을 통한 선제적 유지관리 기술을 확보하므로, 체계적인 지하공간의 관리와 지하시설물의 시각화를 통해 최적의 관리 및 부주의로 인한 사고발생을 감소시키며, 지하시설물의 탐사효율과 정확도를 향상시키면서 처리시간의 효율화를 도모하는 것이 가능하다.
뿐만 아니라 본 발명은 지하시설물 탐지에 증강현실 및 가상현실 기술과 함께 전자기 펄스를 이용한 GPR 고정밀 탐지기술을 구현하므로, 지하시설물의 위치데이터 정보획득에 정확성을 향상시켜 굴착작업시 지하시설물의 파손 및 폭발로 인한 안전사고를 예방하며 국가적 예산절감을 도모하는 것이 가능하다.
그리고 본 발명에 따른 증강현실 및 가상현실을 이용한 위치기반 지하시설물 탐지 시스템의 다른 실시예는 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 통합운영서버(10)와 연동하여 정보를 송수신가능하되, 건설장비의 운전자에게 굴착작업을 위한 설계 계획면과 함께 작업면을 좌표값에 의해 3차원 도면화시켜 모니터링할 수 있게 검측 안내하는 자동검측기(50)를 더 포함하여 이루어진다.
상기 자동검측기(50)는 운전자가 굴착 작업진행과 관련된 정보를 모니터링할 수 있게 화면 및 음성을 출력가능한 구조로 구성한다.
상기 자동검측기(50)는 토공 작업에 따른 안내정보를 획득하기 위하여 상기 통합운영서버(10)로부터 좌표데이터정보를 수신가능하며, 토공 작업을 진행한 후 준공데이터를 관리하기 위하여 상기 통합운영서버(10)에 준공데이터정보를 송신가능하게 구성한다.
상기 자동검측기(50)에서는 토공 작업시 작업위치나 작업량 산출에 필요한 기본적인 작업정보를 취득할 수 있도록 지반의 토공 작업 위치지점에 따른 좌표데이터 값을 측량한다. 즉 상기 자동검측기(50)는 도 5에 나타낸 바와 같이, 건설장비에 설치된 GPS수신기(51)와 함께 건설장비의 붐과 암 및 버켓이 서로 접하는 각 절점마다 설치되어 개개의 회전각도를 검출하는 경사센서(53)를 구비토록 구성하므로, 토공 작업에 따른 좌표데이터 값을 획득한다.
상기 자동검측기(50)에서는 좌표데이터를 토대로 입체적인 불규칙삼각망을 생성시키는 변환과정을 통해 3차원 도면형태의 계획면 및 작업면을 생성시켜 출력한다.
상기 자동검측기(50)에도 도 6에 나타낸 바와 같이, 상기 ICT프로그램(30)의 구성을 실행가능하게 적용하여 계획면의 좌표데이터에 따른 터파기 작업라인 및 상기 통합운영서버(10)로부터 수신된 정보DB에 따른 지장물(지하시설물)의 정보를 증강현실 AR뷰 형태로 영상을 출력하도록 구성한다.
즉 상기한 다른 실시예와 같이 본 발명을 구성하면, 별도의 측량작업이 불필요하여 시공의 원가절감 및 장비 대기시간을 제로화하며, 시공착오로 인한 지하시설물공사의 재시공을 근절하여 원가절감 및 작업품질을 확보하고, 장비주변 작업자의 접근빈도를 낮춰 안전사고를 사전근절하면서 작업효율을 향상시키는 것이 가능하다.
상기한 다른 실시예에 있어서도 상기한 구성 이외에는 상기한 일실시예와 마찬가지의 구성으로 실시하는 것이 가능하므로, 상세한 설명은 생략한다.
상기에서는 본 발명에 따른 증강현실 및 가상현실을 이용한 위치기반 지하시설물 탐지 시스템의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 명세서 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.
5 : 지하시설물 7 : 관리자 PC기기
10 : 통합운영서버 15 : 운영관리프로그램
20 : 사용자단말기 25 : GPR수단
30 : ICT프로그램 40 : 탐지센서부
50 : 자동검측기 51 : GPS수신기
53 : 경사센서
10 : 통합운영서버 15 : 운영관리프로그램
20 : 사용자단말기 25 : GPR수단
30 : ICT프로그램 40 : 탐지센서부
50 : 자동검측기 51 : GPS수신기
53 : 경사센서
Claims (7)
- 지하시설물과 관련된 준공정보 및 관리정보에 대하여 지하시설물별로 구분하여 정보DB를 구축하고, 정보나 정보DB를 저장 및 전송가능하게 처리하는 통합운영서버와; 상기 통합운영서버의 정보DB나 GPS신호를 송수신하고, 상기 통합운영서버로부터 수신된 정보DB의 상세내용 및 영상을 생성시켜 화면출력가능하게 구성하는 사용자단말기와; 상기 사용자단말기 상에 실행가능하게 설치되고, 상기 통합운영서버로부터 수신된 정보DB를 토대로 현 위치기반의 지하시설물 정보를 가상현실 VR뷰 및 증강현실 AR뷰 형태로 영상을 출력하는 ICT프로그램;을 포함하여 이루어지고,
지하시설물이 준공된 현장마다 설치되어 지하시설물의 이상 유무를 감지하고, 상기 통합운영서버 및 상기 사용자단말기에 감지신호를 실시간 전달가능하게 구성하는 탐지센서부를 포함하며, 상기 탐지센서부에는 침하감지센서 및 누수감지센서, 광섬유센서를 적용하여 구성하고,
상기 통합운영서버는 관리자 PC기기에 실행가능하게 설치되고, 복수의 사용자단말기로부터 수신된 정보를 실시간으로 구분 출력하면서 기능별 선택적으로 실행가능하게 처리하는 운영관리프로그램을 포함하며, 상기 운영관리프로그램에서는 상기 통합운영서버로부터 수신된 관리데이터와 함께 상기 탐지센서부로부터 감지된 데이터를 실시간 또는 저장데이터를 토대로 모니터링 가능하되, 실시간 모니터링 기능에서부터 성능저하 진단기능, 3D도면 확인기능, 센서관리기능을 선택적으로 실행가능하게 구성하고,
상기 운영관리프로그램에서는 지하시설물에 대해 지역 전체에서 특정 지역을 지정하여 집중적으로 모니터링할 수 있게 설정하되, 상기 탐지센서부의 신호와 연동하여 상기 탐지센서부의 감지신호에 따른 지하시설물의 위험요소로부터 취약지점을 자동 설정가능하며, 상기 운영관리프로그램에서 설정입력한 해당 취약지점 및 상기 탐지센서부의 감지신호로 자동 설정된 해당 취약지점에 대해 집중적인 정보만을 로딩하여 출력할 수 있게 구성하고,
상기 사용자단말기에는 지하시설물의 준공현장 위치 기반에서 지하에 전자기 펄스를 이용하여 지하시설물의 실제위치정보를 확인가능하게 탐사하는 GPR수단을 포함하고, 상기 ICT프로그램에서는 상기 GPR수단의 탐사 정보가 입력되되 상기 GPR수단의 탐사 정보DB에 대하여 다각도로 데이터의 특성을 분석하는 머신러닝 알고리즘을 포함하여 이루어지며,
상기 ICT프로그램에서는 상기 통합운영서버로부터 수신된 준공도면과 상기 GPR수단의 탐사자료로부터 획득한 분석정보를 토대로 3D 입체영상으로 컨버팅(converting)하도록 이루어지고,
상기 ICT프로그램에서는 상기 머신러닝 알고리즘에 의하여 분석 전처리된 상기 GPR수단의 탐사 정보DB로부터 현장 위치에 매설된 지하시설물의 형태 및 위치를 추정하고, 추정된 정보DB를 현 위치기반을 배경으로 증강현실 AR뷰 형태로 영상구현가능하게 이루어지며,
상기 통합운영서버와 연동하여 정보를 송수신가능하되, 건설장비의 운전자에게 굴착작업을 위한 설계 계획면과 함께 작업면을 좌표값에 의해 3차원 도면화시켜 모니터링할 수 있게 검측 안내하는 자동검측기를 포함하고,
상기 자동검측기에서는 상기 통합운영서버로부터 좌표데이터정보를 수신하며, 토공작업시 작업위치나 작업량 산출에 필요한 작업정보를 취득할 수 있게 토공 작업 위치지점에 따른 좌표데이터 값을 측량하되, 토공 작업을 진행한 후 준공데이터를 관리하기 위하여 상기 통합운영서버에 준공데이터정보를 송신가능하며,
상기 자동검측기에서 상기 ICT프로그램을 실행 적용하여 계획면의 좌표데이터에 따른 터파기 작업라인 및 상기 통합운영서버로부터 수신된 정보DB에 따른 지하시설물의 정보를 증강현실 AR뷰 형태로 영상을 출력하도록 이루어지는 증강현실 및 가상현실을 이용한 위치기반 지하시설물 탐지 시스템.
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|---|---|---|---|
| KR1020180065299A KR101944823B1 (ko) | 2018-06-07 | 2018-06-07 | 증강현실 및 가상현실을 이용한 위치기반 지하시설물 탐지 시스템 |
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