KR102061539B1 - 열적외선센서 탑재 드론을 활용한 구조물 안전진단방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 열적외선센서를 탑재한 드론을 활용하여 구조물이 설치된 지역을 근접하여 비행하면서 수집한 열적외선데이터를 중앙차분법으로 처리하여 실시간으로 정확하게 구조물의 균열여부 등을 확인하여 안전진단을 수행하는 것이 가능한 열적외선센서 탑재 드론을 활용한 구조물 안전진단방법을 제공한다.
본 발명의 열적외선센서 탑재 드론을 활용한 구조물 안전진단방법은 열적외선센서를 탑재한 드론을 이용하여 열적외선데이터를 수집하고, 시간차를 두고 수집된 열적외선데이터를 중앙차분법으로 연산처리하고, 차분법으로 연산처리된 열적외선데이터를 분석하여 균열여부 등을 진단하는 과정을 포함한다.
본 발명의 열적외선센서 탑재 드론을 활용한 구조물 안전진단방법은 열적외선센서를 탑재한 드론을 이용하여 열적외선데이터를 수집하고, 시간차를 두고 수집된 열적외선데이터를 중앙차분법으로 연산처리하고, 차분법으로 연산처리된 열적외선데이터를 분석하여 균열여부 등을 진단하는 과정을 포함한다.
Description
본 발명은 열적외선센서 탑재 드론을 활용한 구조물 안전진단방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열적외선센서를 통하여 시간차(time difference)를 두고 수집한 데이터를 중앙차분법(centered divided difference)으로 처리하여 실시간으로 정확하게 구조물의 균열여부 등을 확인하여 안전진단을 수행하는 것이 가능한 열적외선센서 탑재 드론을 활용한 구조물 안전진단방법에 관한 것이다.
일반적으로, 댐이나 사면, 옹벽 등의 구조물의 경우에는 시간이 지남에 따라 자연적인 압력이나 진동, 인위적인 충격 등에 의해 균열이 발생할 수 있으며, 균열이 진행되면 구조적인 강도에 문제가 발생하므로 균열의 발생이나 진행여부를 조기에 발견하여 조치를 취하는 것이 매우 중요하다.
만약, 구조물의 균열여부에 대한 진단이 늦어져 균열에 대한 신속한 조치가 이루어지 않는 경우에는 구조물의 변형이나 붕괴에 따른 대형 사고가 발생할 가능성이 높다.
대한민국 등록톡허공보 제10-1026123호, 제10-1432453호, 제10-1737983호, 제10-1787315호, 제10-1866781호, 공개특허공보 제10-2001-0095786호, 제10-2015-0042063호 등에는 건축 및 토목 구조물에 대한 균열여부를 진단하기 위한 다양한 방법 및 시스템에 대한 기술이 공개되어 있다.
종래 구조물에 대한 균열여부를 진단하기 위한 방법 및 시스템의 경우에는 실시간으로 용이하게 데이터를 수집하여 수집하여 균열여부를 진단하기에는 어려움이 있을 뿐만 아니라, 이상부위(anomaly region)를 수집된 데이터들 가운데서 찾아내는 것은 쉬운 작업이 아니다.
그리고, 종래 구조물에 대한 균열여부를 진단하기 위한 방법 및 시스템의 경우에는 구조물에 센서를 직접설치하는 등의 번거로움이 있을 뿐만 아니라, 센서로부터 취득한 데이터 분석 및 설치비용의 증가 등의 문제도 있다.
본 발명은 상기와 같은 점에 조감하여 이루어진 것으로서, 열적외선센서를 탑재한 드론을 활용하여 구조물이 설치된 지역을 근접하여 비행하면서 시간차(time difference)를 두고 수집한 데이터를 중앙차분법(centered divided difference)으로 처리하여 실시간으로 정확하게 구조물의 균열여부 등을 확인하여 안전진단을 수행하는 것이 가능한 열적외선센서 탑재 드론을 활용한 구조물 안전진단방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.
본 발명의 실시예에 따른 열적외선센서 탑재 드론을 활용한 구조물 안전진단방법은 열적외선센서를 탑재한 드론을 이용하여 열적외선데이터를 수집하고, 시간차를 두고 수집된 열적외선데이터를 중앙차분법으로 연산처리하고, 중앙차분법으로 연산처리된 열적외선데이터를 분석하여 균열여부 등을 진단하는 과정을 포함하여 이루어진다.
상기 열적외선데이터에서 태양에너지의 변화에 따라 발생한 오차값을 제거하는 것이 바람직하다.
상기 열적외선센서는 8,000~12,500nm 파장대의 데이터를 수집하도록 구성하는 것이 유용한 온도정보를 얻을 수 있으므로 바람직하다.
본 발명의 실시예에 따른 열적외선센서 탑재 드론을 활용한 구조물 안전진단방법에 의하면, 시간차를 두고 수집된 열적외선데이터를 중앙차분법으로 연산처리하여 얻어진 열적외선데이터로부터 온도분포를 분석하여 구조물의 균열여부를 진단하는 것이 가능하므로, 실시간으로 용이하고 정확하게 균열의 발생여부를 확인하는 것이 가능하다.
또, 본 발명의 실시예에 따른 열적외선센서 탑재 드론을 활용한 구조물 안전진단방법에 의하면, 구조물에 근접하여 비행하는 것이 가능한 드론에 열적외선센서를 탑재하여 데이터를 수집하므로, 실시간으로 유용한 데이터를 효과적으로 수집하는 것이 가능하고, 보다 정확한 구조물의 안전진단이 가능하다.
그리고, 본 발명의 실시예에 따른 열적외선센서 탑재 드론을 활용한 구조물 안전진단방법에 의하면, 태양에너지의 변화에 따른 오차값을 제거하여 분석을 진행하므로, 보다 정확한 결과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 열적외선센서 탑재 드론을 활용한 구조물 안전진단방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 열적외선센서 탑재 드론을 활용한 구조물 안전진단방법에 있어서, 열적외선센서를 탑재한 드론의 일예를 나타내는 정면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 열적외선센서 탑재 드론을 활용한 구조물 안전진단방법에 있어서, 열적외선센서를 탑재한 드론의 일예를 나타내는 정면도이다.
다음으로 본 발명에 따른 열적외선센서 탑재 드론을 활용한 구조물 안전진단방법의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명은 여러가지 다양한 형태로 구현하는 것이 가능하며, 이하에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
이하에서는 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 본 발명과 밀접한 관계가 없는 부분은 상세한 설명을 생략하였으며, 발명의 설명 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이고, 반복적인 설명을 생략한다.
먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 열적외선센서 탑재 드론을 활용한 구조물 안전진단방법은, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 데이터수집단계(S10)와, 차분연산단계(S20)와, 균열진단단계(S30)를 포함하여 이루어진다.
상기 데이터수집단계(S10)에서는 열적외선센서(20)를 탑재한 드론(10)을 이용하여 구조물에 대한 열적외선데이터를 수집한다.
상기 드론(10)에 탑재하는 열적외선센서(20)는 8,000~12,500nm 파장대의 데이터를 수집하도록 구성하는 것이 유용한 온도정보를 얻을 수 있으므로 바람직하다.
상기 차분연산단계(S20)에서는 시간차를 두고 수집된 열적외선데이터를 중앙차분법으로 연산처리하는 과정을 수행한다.
상기 균열진단단계(S30)에서는 중앙차분법으로 연산처리된 열적외선데이터를 분석하여 균열여부 등을 진단하는 과정을 수행한다.
상기 열적외선데이터에서 태양에너지의 변화에 따라 발생한 오차값을 제거하는 것이 바람직하다.
예를 들면, 드론(10)을 이용하여 열적외선데이터를 수집하는 과정에서 태양에너지가 변화하는 경우는 구름 등에 의하여 일시적으로 태양이 가려질 때이므로, 열적외선데이터의 변화가 비교적 넓은 범위에 점차적으로 발생하게 된다.
따라서, 넓은 범위에서 점차적으로 열적외선데이터의 변화가 발행하면, 이를 태양에너지의 변화에 따른 오차값으로 판단하여 그 변화값을 수집된 열적외선데이터에 반영하여 보정한 다음, 균열여부에 대한 진단을 진행하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 태양에너지의 변화에 대한 오차값을 제거하게 되면, 순수한 구조물의 결함(균열 등)에 의한 온도정보(열적외선데이터)를 얻는 것이 가능하다.
상기에서 구조물에 균열이 발생하는 경우에는 해당 부분의 열적외선데이터가 다른 부분에 비하여 현저하게 낮은 온도정보를 나타내게 된다.
특히, 구조물에 균열이 발생하여 균열로 인하여 누수가 발생하는 경우에는 열적외선데이터의 온도정보의 차이가 보다 급격하게 나타나게 된다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 일실시예에 따른 열적외선센서 탑재 드론을 활용한 구조물 안전진단방법은 사면, 댐 등의 누수나 균열 등을 효과적으로 실시간으로 진단하고 확인하는 것이 가능하다.
상기에서 시간에 따라 변하는 사면 등 구조물의 온도응답을 수치해석적으로 구하기 위해서는, 관찰 대상이 되는 시간구간을 1개 또는 여러 개의 시점으로 나누고 각 시점에서의 거동을 순차적으로 계산해 나간다. 따라서, 초기조건(initial condition)을 이용하여 다음 시점에서의 응답을 계산하고 계산된 이 응답을 이용하여 그 다음 시점에서의 응답을 계산하는 순차적인 반복계산으로 관찰 대상구간 내 응답을 구하게 된다. 이와 같이 시간에 따른 응답을 1개 또는 여러 개의 시점으로 나누어 순차적으로 응답을 구하는 것을 시간적분(time integration)이라고 부르는데, 중앙차분법은 명시적 시간적분 방법이다. 이 방법은 해의 안정성(stability of solution)과 해의 수렴성(convergence of solution)을 모두 만족시키며, 정확성이 높은 장점이 있다.
상기에서는 본 발명에 따른 열적외선센서 탑재 드론을 활용한 구조물 안전진단방법의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고, 청구범위와 발명의 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.
S10 - 데이터수집단계, S20 -차분연산단계 , S30 - 균열진단단계
10 - 드론, 20 - 열적외선센서
10 - 드론, 20 - 열적외선센서
Claims (3)
- 열적외선센서를 탑재한 드론을 이용하여 열적외선데이터를 수집하고, 시간차를 두고 수집된 열적외선데이터를 중앙차분법으로 연산처리하고, 중앙차분법으로 연산처리된 열적외선데이터를 분석하여 균열여부를 진단하는 과정을 포함하고,
상기 열적외선데이터에서 태양에너지의 변화에 따라 발생한 오차값을 제거하고,
상기 열적외선센서는 8,000~12,500nm 파장대의 데이터를 수집하도록 구성하고,
상기 중앙차분법으로 연산처리하는 과정은 관찰 대상이 되는 시간구간을 1개 또는 여러 개의 시점으로 나누고 각 시점에서의 거동을 순차적으로 계산해 나가고, 초기조건(initial condition)을 이용하여 다음 시점에서의 응답을 계산하고 계산된 이 응답을 이용하여 그 다음 시점에서의 응답을 계산하는 순차적인 반복계산으로 관찰 대상구간 내 응답을 구하고, 시간에 따른 응답을 1개 또는 여러 개의 시점으로 나누어 순차적으로 응답을 구하는 시간적분(time integration)을 사용하는 단계를 포함하는 열적외선센서 탑재 드론을 활용한 구조물 안전진단방법. - 삭제
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