KR102099056B1 - 드론을 활용한 수중시설 안전점검 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 드론을 활용한 수중시설 안전점검 시스템에 있어서, 상기 드론은: 상기 수중시설을 촬영하는 촬영장치; 일측이 개방된 개구부와 중공이 형성되어 상기 촬영장치를 수용하는 수용부를 포함하는 흡착장치; 및 드론의 동작을 제어하는 제어장치를 포함하고, 상기 흡착장치는: 상기 수용부에 존재하는 유체를 외부로 배출하는 배수부; 및 상기 수용부에 공기를 주입하는 급기부를 포함하고, 상기 제어장치는 상기 배수부 및 상기 급기부의 동작을 제어하는 흡착 제어장치를 한다.

Description

드론을 활용한 수중시설 안전점검 시스템{SYSTEM FOR SAFETY INSPECTON ABOUT UNDERWATER FACILITY BY USING DRONES}
본 발명은 드론을 활용한 수중시설 안전점검 시스템에 관한 것이다.
댐이나 교각과 같은 수중시설은 철근과 콘크리트 등으로 구성되어 침식 작용에 의해 구조물의 강도가 저하된다. 또한, 수중시설 자체의 중력에 의해 구조물의 수직 방향으로 과대한 응력이 생기게 되어 콘크리트의 이탈 및 유실이 발생하게 됨은 물론 수중시설의 콘크리트 이탈에 따라 철근이 물에 노출되어 부식이 발생하게 된다.
또한 수중시설은 유속 및 와류현상에 의한 마모 및 침식 등의 발생으로 쉽게 파손되어 붕괴사고가 발생할 수 있는 관계로, 이를 방지하기 위하여 수중시설의 이상 여부를 신속 정확하게 진단하여 적절한 보수 및 보강공사를 할 필요가 있는 것이다.
일반적인 수중시설의 검사 작업은 2인으로 구성된 잠수부들이 잠수하여 일일이 육안으로 검사하는 방법으로 진행되고 있어 수중 작업에 대한 잠수부의 안전사고가 해마다 발생하고 작업시간이 오래 걸리며 작업환경도 열악하다는 문제점이 있었다.
이러한 방법은 마모 및 침식부위를 정확하게 도면에 표기할 수 없을 뿐만 아니라 전문가를 통한 상세한 이상 위치 파악 시 재차 잠수부가 수중으로 잠수해야 하는 등의 번거로운 문제점이 있었다.
또한 수중에서 촬영이 가능한 카메라는 거리 조정이 어렵고 유속으로 인해 일정한 거리를 유지하며 촬영하기 어려우며 물속의 부유물 등이 많아 선명한 영상을 얻기가 어려운 단점이 있다.
본 발명의 실시예는 드론을 활용하여 수중시설의 영상 데이터를 용이하게 획득하며 획득한 영상 데이터를 토대로 안전 점검을 실시하여 수중시설의 보수 및 유지에 활용할 수 있는 수중시설 안전점검 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 드론을 활용한 수중시설 안전점검 시스템에 있어서, 상기 드론은: 상기 수중시설을 촬영하는 촬영장치; 일측이 개방된 개구부와 중공이 형성되어 상기 촬영장치를 수용하는 수용부를 포함하는 흡착장치; 및 드론의 동작을 제어하는 제어장치를 포함하고, 상기 흡착장치는: 상기 수용부에 존재하는 유체를 외부로 배출하는 배수부; 및 상기 수용부에 공기를 주입하는 급기부를 포함하고, 상기 제어장치는 상기 배수부 및 상기 급기부의 동작을 제어하는 흡착 제어장치를 한다.
상기 흡착 제어장치는, 상기 배수부 및 상기 급기부가 제 1 배출속도로 유체를 배출하고 제 1 주입속도로 공기를 주입하되, 기 설정된 시간이 흐른 후에는 제 2 배출속도로 유체를 배출하고 제 2 주입속도로 공기를 주입하도록 제어할 수 있다.
상기 제 1 배출속도는 상기 제 1 주입속도보다 크고, 상기 제 2 배출속도는 상기 제 2 주입속도보다 크고, 상기 제 2 배출속도와 상기 제 2 주입속도 간의 차이는 상기 제 1 배출속도와 상기 제 1 주입속도 간의 차이보다 작을 수 있다.
상기 드론은 위치 및 환경 관련 데이터를 수집하는 측정장치를 포함하고, 상기 측정장치는: 상기 드론의 위치를 측정하는 위치 측정부; 및 상기 드론의 주변 환경 정보를 측정하는 환경 측정부를 포함하고, 상기 위치 측정부는 수심을 측정하는 수심 측정 유닛을 포함하고, 상기 환경 측정부는 유속을 측정하는 유속 측정 유닛을 할 수 있다.
상기 흡착 제어장치는, 상기 배수부 및 상기 급기부가 제 1 배출속도로 유체를 배출하고 제 1 주입속도로 공기를 주입하되, 상기 수심 또는 상기 유속이 증가함에 따라 제 3 배출속도로 유체를 배출하고 제 3 주입속도로 공기를 주입하도록 제어할 수 있다.
상기 제 1 배출속도는 상기 제 1 주입속도보다 크고, 상기 제 3 배출속도는 상기 제 3 주입속도보다 크고, 상기 제 3 배출속도와 상기 제 3 주입속도 간의 차이는 상기 제 1 배출속도와 상기 제 1 주입속도 간의 차이보다 클 수 있다.
상기 급기부는 고압의 공기를 상기 촬영장치에 분사하는 분사 노즐을 포함할 수 있다.
상기 흡착장치는 수중 유영 시 유체에 의한 저항 감소를 위한 유체 배출구를 포함할 수 있다.
상기 흡착장치는 고압의 유체를 상기 수중시설에 배출하는 고압수 배출부를 포함할 수 있다.
상기 흡착장치는 상기 수중시설 굴곡에 따라 흡착장치의 돌출 정도를 조절하는 댐퍼를 포함할 수 있다.
상기 흡착장치는 상기 수중시설 굴곡에 따라 흡착장치의 기울기를 조절하는 볼 조인트를 포함할 수 있다.
상기 수중시설 안전점검 시스템은 수중시설 관리서버를 포함하고, 상기 수중시설 관리서버는: 데이터 송수신을 위한 통신 모듈; 상기 드론을 제어하는 드론 제어 모듈; 및 상기 드론으로부터 수집된 데이터를 저장하는 데이터베이스 모듈을 포함할 수 있다.
상기 수중시설 안전점검 시스템은 상기 드론과 상기 수중시설 관리 서버 간의 데이터를 송수신하는 중계기를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 수중시설 안전점검 시스템은 드론을 활용하여 수중시설의 영상 데이터를 용이하게 획득하며 획득한 영상 데이터를 토대로 안전 점검을 실시하여 수중시설의 보수 및 유지에 활용할 수 있다.
한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론이 수중시설의 영상 데이터를 수집하는 모습을 대략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 드론의 일부 모습을 대략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론의 구성을 대략적으로 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 댐퍼 및 볼 조인트의 작동 모습을 대략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수중시설 관리서버의 구성을 대략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 중계기의 위치 및 작동 모습을 대략적으로 나타낸 도면이다.
본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적인 사전들에 의해 정의된 용어들은 관련된 기술 그리고/혹은 본 출원의 본문에 의미하는 것과 동일한 의미를 갖는 것으로 해석될 수 있고, 그리고 여기서 명확하게 정의된 표현이 아니더라도 개념화되거나 혹은 과도하게 형식적으로 해석되지 않을 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다' 및/또는 이 동사의 다양한 활용형들 예를 들어, '포함', '포함하는', '포함하고', '포함하며' 등은 언급된 조성, 성분, 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 조성, 성분, 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 본 명세서에서 '및/또는' 이라는 용어는 나열된 구성들 각각 또는 이들의 다양한 조합을 가리킨다.
한편, 본 명세서 전체에서 사용되는 '~부', '~기', '~블록', '~모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미할 수 있다. 예를 들어 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미할 수 있다. 그렇지만 '~부', '~기', '~블록', '~모듈' 등이 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부', '~기', '~블록', '~모듈'은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다.
따라서, 일 예로서 '~부', '~기', '~블록', '~모듈'은 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성 요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부', '~기', '~블록', '~모듈'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부', '~기', '~블록', '~모듈'들로 결합되거나 추가적인 구성 요소들과 '~부', '~기', '~블록', '~모듈'들로 더 분리될 수 있다.
이하, 본 명세서의 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
본 발명의 수중시설 안전점검 시스템(10)은 드론(100), 수중시설 관리서버(200) 및 중계기(300)를 포함한다.
드론(100)은 촬영장치(110)를 통해 수중시설(20)에 관한 영상 데이터를 수집한다.
수중시설 관리서버(200)는 드론(100)을 활용해 획득한 영상 데이터를 토대로 수중시설(20)의 안전 점검을 실시하며 수중시설(20)의 보수 및 유지에 활용한다.
또한, 중계기(300)는 드론(100)과 수중시설 관리서버(200) 사이에 위치하여 둘 사이의 데이터 송수신을 중계한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론(100)이 수중시설(20)의 영상 데이터를 수집하는 모습을 대략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 드론(100)의 일부 모습을 대략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론(100)의 구성을 대략적으로 나타낸 블록도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 드론(100)은 촬영장치(110), 흡착장치(120), 제어장치(130), 측정장치(140) 및 통신장치(150)를 포함한다.
촬영장치(110)는 수중 카메라를 통해 수중시설(20)을 촬영하여 영상 데이터를 얻기 위한 구성부이다.
촬영장치(110)는 라이트 및 각도조절장치를 더 포함할 수 있으며, 방수케이스에 내장될 수 있다.
라이트는 수중 카메라에 의한 수중시설(20) 촬영 시 광원을 제공하며 필요에 따라 광도, 휘도 및 광원의 색상을 조절할 수 있다.
각도조절장치는 사용자가 원하는 방향으로 수중 카메라 또는 라이트가 향하는 방향을 조절한다. 특히, 수중시설(20)에 굴곡진 부분이 있는 경우 굴곡의 형상에 맞추어 수중 카메라 또는 라이트가 비추는 방향을 조절함으로써 촬영을 보다 용이하게 한다.
흡착장치(120)는 드론(100)이 수중시설(20)에 부착될 수 있도록 한다.
이때 흡착장치(120)는 고무, 우레탄, 실리콘 및 엘라스토머를 포함한 다양한 물질로 제공될 수 있으며, 이 외에도 형태를 유지할 수 있으며 탄성력을 갖는 공지의 물질 또한 적용될 수 있다.
흡착장치(120)는 일측이 개방된 영역인 개구부(121) 및 흡착장치(120)와 수중시설(20) 사이의 빈 영역인 수용부(122)를 포함한다.
개구부(121)는 수중시설(20)에 접촉 및 흡착되는 영역을 말한다.
수용부(122)에는 촬영장치(110)가 수용된다.
예를 들면, 흡착장치(120)는 반구형의 형상으로 제공될 수 있다. 반구형의 흡착장치(120)에서 개방된 영역은 개구부(121)를 형성하며 흡착장치(120)의 내부 영역은 수용부(122)를 형성한다.
하지만 흡착장치(120)의 형상은 반구형에 한정되지 않는다. 즉, 수중시설(20)의 형상에 맞추어 사각형 또는 타원형으로도 제공될 수 있으며 그 외 다양한 곡률을 갖는 여러 형상으로 제공될 수 있다.
이러한 여러 형상의 흡착장치(120)는 탈부착 방식으로 드론(100)에 결합됨으로써 부착이 요구되는 수중시설(20) 영역의 형상에 맞추어 그와 일치하는 형상의 흡착장치(120)가 드론(100)에 결합되어 사용될 수 있다.
배수부(123)는 수용부(122)에 존재하는 유체를 외부로 배출한다.
유체 배출을 위한 동력을 제공하는 모터는 지상이나 드론(100)과 가까운 수면에 제공되는 선박에 설치될 수 있다.
급기부(124)는 수용부(122)에 외부 공기를 주입한다.
공기 주입을 위한 동력을 제공하는 모터 역시 지상이나 드론(100)과 가까운 수면에 제공되는 선박에 설치될 수 있다.
급기부(124)는 분사 노즐을 더 포함할 수 있다.
분사 노즐로부터 분사되는 고압의 공기는 촬영장치(110)에 묻은 물기 또는 이물질을 제거한다.
분사 노즐의 방향 및 위치는 필요에 따라 조절이 가능하며 촬영에 방해가 되지 않도록 수중 카메라로부터 일정 거리 이상 이격되어 제공된다.
제어장치(130)는 이동 제어부(131) 및 흡착 제어부(132)를 포함한다.
흡착 제어부(132)는 드론(100)의 흡착에 관련된 동작을 제어한다.
보다 자세히 말하면, 흡착 제어부(132)는 배수부(123)를 통해 유체가 배출되는 속도인 배출속도와 급기부(124)를 통해 공기가 주입되는 속도인 주입속도를 조절함으로써 드론(100)의 흡착 동작을 제어한다.
드론(100)이 수중시설(20)과 접촉되는 초기에는 수용부(122)는 유체로 가득 차 있는 상태이다. 해당 상태에서는 드론(100)과 수중시설(20) 간의 안정적인 접촉을 유지하기 어렵다.
본 발명의 배수부(123)는 수용부(122)의 내부 압력을 낮춤으로써 외부에서 흡착장치(120)로 가해지는 압력에 의해 드론(100)이 수중시설(20)에 고정될 수 있도록 한다.
이를 위해 흡착 제어부(132)는 배수부(123)를 통해 제 1 배출속도로 유체를 수용부(122) 외부로 배출시키고, 급기부(124)를 통해 제 1 주입속도로 공기를 수용부(122)에 주입한다.
이때, 제 1 배출속도는 제 1 주입속도보다 크게 제공된다.
예를 들면, 드론(100)과 수중시설(20) 간의 부착 초기 단계에서는 배수부(123)를 통해 제 1 배출속도에 해당하는 분당 10리터의 물을 수용부(122) 외부로 배출하고, 동시에 급기부(124)를 통해 제 1 주입속도에 해당하는 분당 5리터의 공기를 수용부(122)에 주입한다.
즉, 초기 단계에서는 배출속도와 주입속도 간의 격차를 크게 하여 수용부(122)의 내부 압력을 빠르게 하락시킴으로써 흡착장치(120)가 수중시설(20)에 신속히 흡착되도록 한다.
흡착 제어부(132)는 기 설정된 시간이 흐른 후에는 배수부(123)를 통해 제 2 배출속도로 유체를 수용부(122) 외부로 배출시키고, 급기부(124)를 통해 제 2 주입속도로 공기를 수용부(122)에 주입시킨다.
이때, 제 2 배출속도는 제 2 주입속도보다 크게 제공된다.
또한, 제 2 배출속도와 제 2 주입속도 간의 차이는 제 1 배출속도와 제 1 주입속도 간의 차이보다 작게 제공된다.
예를 들면, 최초 흡착 후 10분이 지난 후에는 배수부(123)를 통해 제 2 배출속도에 해당하는 분당 9리터의 물을 수용부(122) 외부로 배출하고, 동시에 급기부(124)를 통해 제 2 주입속도에 해당하는 분당 6리터의 공기를 수용부(122)에 주입한다.
이를 통해, 흡착장치(120)와 수중시설(20) 사이의 틈으로 지속적으로 유입되는 유체를 외부로 배출시킬 수 있을 뿐만 아니라 수용부(122) 내부의 압력이 과도하게 낮아져 흡착장치(120)가 파손되거나 고정나는 것을 방지한다.
기 설정된 시간은 조절 가능하며 촬영장치(110)를 통해 여전히 수용부(122) 내부에 유체가 다량 존재하는 것으로 판단되는 경우 배출속도와 주입속도 간의 격차를 크게 유지시켜 수용부(122) 내부의 유체를 빠르게 배출시킨다.
다른 실시예에 따르면, 흡착 제어부(132)에 의해 제어되는 배출속도 및 주입속도는 수심 또는 유속 관련 데이터를 바탕으로 제어될 수 있다.
수심 또는 유속 관련 데이터는 측정장치(140)를 통해 수집된다.
측정장치(140)는 위치 측정부(141) 및 환경 측정부(142)를 포함한다.
위치 측정부(141)는 드론(100)의 현재 위치를 측정하며, 위치 측정부(141)에 포함된 수심 측정 유닛은 드론(100)이 위치하는 곳의 수심을 측정한다.
환경 측정부(142)는 드론(100)이 위치하는 곳의 주변 환경을 측정하며, 환경 측정부(142)에 포함된 유속 측정 유닛은 드론(100)이 위치하는 곳 주변의 유속을 측정한다.
드론(100)이 위치하는 곳의 수심이 깊거나 유속이 빠를수록 흡착장치(120)와 수중시설(20) 사이의 틈으로 보다 많은 유체가 유입될 수 있다.
흡착 제어부(132)는 수심 또는 유속이 증가하는 경우 배수부(123)를 통해 제 3 배출속도로 유체를 수용부(122) 외부로 배출하고 급기부(124)를 통해 제 3 주입속도로 공기를 주입한다.
이때, 제 3 배출속도는 제 3 주입속도보다 크게 제공된다.
또한, 제 3 배출속도와 제 3 배출속도 간의 차이는 제 1 배출속도와 제 1 주입속도 간의 차이보다 크게 제공된다.
예를 들면, 수심 또는 유속이 증가함에 따라 배수부(123)를 통해 제 3 배출속도에 해당하는 분당 11리터의 물을 수용부(122) 외부로 배출하고, 동시에 급기부(124)를 통해 제 3 주입속도에 해당하는 분당 4리터의 공기를 수용부(122)에 주입한다.
또 다른 실시예에 따르면, 흡착장치(120)는 잔여유량측정부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
잔여유량측정부(미도시)는 수용부(122)에 제공되며 흡착장치(120)의 저면에 위치한다.
잔여유량측정부(미도시)는 수용부(122)에 존재하는 유체의 높이를 측정한다. 이를 통해 현재 수용부(122)에 존재하는 유체의 양을 측정한다.
흡착 제어부(132)는 기 설정된 시간이 지난 후에도 수용부(122)에 존재하는 유체의 양이 기 설정된 양을 초과하는 경우 배수부(123)를 통해 제 4 배출속도로 유체를 수용부(122) 외부로 배출하고 급기부(124)를 통해 제 4 주입속도로 공기를 주입한다.
이때, 제 4 배출속도는 제 4 주입속도보다 크게 제공된다.
또한, 제 4 배출속도와 제 4 배출속도 간의 차이는 제 1 배출속도와 제 1 주입속도 간의 차이보다 크게 제공된다.
예를 들면, 기 설정된 시간이 지난 후에도 수용부(122)에 존재하는 유체의 양이 기 설정된 양을 초과하는 경우 제 4 배출속도에 해당하는 분당 12리터의 물을 수용부(122) 외부로 배출하고, 동시에 급기부(124)를 통해 제 4 주입속도에 해당하는 분당 3리터의 공기를 수용부(122)에 주입한다.
흡착장치(120)는 유체 배출구(125)를 더 포함할 수 있다.
유체 배출구(125)는 드론(100)이 전진할 때 흡착장치(120)가 받는 유체 저항을 감소시키기 위해 흡착장치(120)의 일부 영역에 제공되는 유체 배출 문을 말한다.
유체 배출구(125)는 경첩 및 스프링을 포함한다.
드론(100)이 전진할 때 발생하는 유체의 저항은 흡착장치(120)에 경첩 방식으로 체결되어 있는 유체 배출구(123)를 뒤로 밀게 되고 유체는 이때 생긴 틈으로 빠져나간다.
이후 드론(100)의 전진이 멈추게 되면 스프링의 탄성력으로 인해 유체 배출구(123)가 다시 닫히는 방식으로 작동한다.
흡착장치(120)는 고압수 배출부(126)를 더 포함할 수 있다.
고압수 배출부(126)는 고압 급수관을 통해 고압의 물을 흡착장치(120)가 바라보는 방향으로 배출시킴으로써 수중시설(20)에 부착되어 있는 물때, 이끼 및 불순물들을 제거하여 수중시설(20)의 관찰을 보다 용이하게 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 댐퍼(127) 및 볼 조인트(128)의 작동 모습을 대략적으로 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 드론(100)은 댐퍼(127) 및 볼 조인트(128)를 통해 수중시설(20)의 표면에 용이하게 흡착될 수 있다.
흡착장치(120)는 댐퍼(127)를 더 포함할 수 있다.
댐퍼(127)는 흡착판(120)과 드론(100) 몸체의 연결부에 제공된다.
댐퍼(127)는 흡착판(120)을 통해 드론(100)의 몸체 방향으로 압력을 받을 경우 몸체 내부로 밀려 들어간다.
이를 통해, 흡착판(120)과 접촉되는 수중시설(20) 표면에 굴곡이 있는 경우 굴곡에 맞추어 흡착판(120)의 돌출 정도를 조절함으로써 흡착판(120)과 수중시설(20) 사이의 밀착력을 높일 수 있다.
흡착장치(120)는 볼 조인트(128)를 더 포함할 수 있다.
볼 조인트(128)는 흡착판(120)과 댐퍼(127)의 연결부에 제공된다.
볼 조인트(128)는 흡착장치(120)와 맞닿는 수중시설(20)의 접촉면이 기울어진 경우 흡착장치(120)를 틸팅 시킴으로써 수중시설(20)이 기울어진 각도에 맞추어 흡착장치(120)가 바라보는 방향을 조절한다.
이를 통해, 수중시설(20)이 기울어진 경우에도 흡착판(120)이 용이하게 수중시설(20)에 흡착됨으로써 밀착력을 높일 수 있다.
흡착장치(120)는 브러시(129)를 더 포함할 수 있다.
브러시(129)는 흡착장치(120)가 수중시설(20)과 맞닿는 면인 개구부(121)에 제공된다.
브러시(129)는 수중시설(20)에 생긴 이끼를 포함한 이물질을 제거함으로써 촬영장치(110)를 통한 촬영 시 수중시설(20)에 발생한 균열 등을 보다 용이하게 발견할 수 있도록 한다.
드론(100)은 드론(100)의 동작을 제어하는 제어장치(130)를 포함한다.
제어장치(130)는 이동 제어부(131) 및 흡착 제어부(132)를 포함한다.
이동 제어부(131)는 드론(100)의 이동 방향, 이동 속도 및 회전 방향을 포함한 드론(100)의 움직임에 관련된 동작을 제어한다.
흡착 제어부(132)는 드론(100)의 흡착에 관련된 동작을 제어한다.
흡착 제어부(132)는 배수부(123) 및 급기부(124)를 제어하며, 자세한 내용은 상술한 바와 같다.
드론(100)은 위치 및 환경 관련 데이터를 수집하는 측정장치(140)를 포함한다.
측정장치(140)는 드론(100)의 현재 위치를 측정하는 위치 측정부(141) 및 드론(100)의 주변 환경을 측정하는 환경 측정부(142)를 포함한다.
위치 측정부(141)는 GPS유닛, 거리 측정 유닛, 방위 측정 유닛 및 수심 측정 유닛을 포함한다.
GPS유닛은 드론(100)이 점검하고자 목표 수중시설(20)에 접근하기 위한 위치 정보를 생성 및 관리한다.
거리 측정 유닛은 드론(100)이 수중시설(20)에 근접한 후 드론(100)과 수중시설(20) 간의 거리를 측정하여 드론(100)이 수중시설(20)에 부딪치는 것을 방지한다.
방위 측정부 유닛은 자이로센서를 포함할 수 있으며, 이를 통해 드론(100)이 현재 향하는 방향 또는 바라보고 있는 방향을 측정한다.
수심 측정 유닛은 드론(100)의 현재 수심을 측정한다.
즉, 위치 측정부(141)를 통해 드론(100)의 정확한 위치를 파악함으로써 수중시설(20)에서 보수가 요구되는 지점의 위치 파악을 용이하게 한다.
환경 측정부(142)는 수온 측정 유닛, 유속 측정 유닛 및 탁도 측정 유닛을 포함한다.
즉, 환경측정장치(170)는 드론(100)의 주변 수중 환경을 탐지하여 잠수부가 수중시설(20) 보수를 위해 잠수 시 해당 정보들을 사전에 참조하여 안전한 작업이 가능하도록 한다.
드론(100)은 외부와의 데이터 송수신을 위한 통신장치(150)를 포함한다.
통신장치(150)는 드론(100)으로부터 수집된 데이터를 외부로 전달하며 외부의 제어 명령을 수신한다.
드론(100)은 복구장치(미도시)를 더 포함할 수 있다.
복구장치(180)는 수중시설(20)에 균열이 발견되고 이에 관한 긴급 복구가 요구되는 경우 방수성의 물질을 삽입하거나 덧댐으로써 균열 지점을 긴급 복구한다.
드론(100)은 표시장치(미도시)를 더 포함할 수 있다.
표시장치는 균열이 발견된 지점에 가시성이 높은 물질을 바르거나 표시를 함으로써 잠수부가 이후 해당 지점을 보다 쉽게 발견할 수 있도록 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수중시설 관리서버(200)의 구성을 대략적으로 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 수중시설 관리서버(200)는 통신 모듈(210), 드론 제어 모듈(220) 및 데이터베이스 모듈(230)을 포함한다.
통신 모듈(210)은 드론(100) 수중시설 관리서버(200)와 드론(100) 간의 데이터를 송수신한다.
드론 제어 모듈(200)은 드론(100)의 움직임에 관련된 동작 및 흡착에 관련된 동작을 제어한다.
데이터베이스 모듈(300)은 드론(100)으로부터 전달받은 데이터 수신하여 이를 저장한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 중계기(300)의 위치 및 작동 모습을 대략적으로 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 중계기(300)는 드론(100)과 수중시설 관리서버(200) 사이에 위치하여 이들 사이의 데이터 송수신을 중계한다.
중계기(300)는 드론(100)에 연결된 전력선, 공기 주입선 또는 드론(100)과 인접한 수면 상에 한 개 이상 제공될 수 있다.
전력선 또는 공기 주입선은 드론(100)가 인접한 수면 상의 부유장치 또는 지상에서부터 드론(100)까지 연결되어 있다.
드론(100)과 수중시설 관리서버(200)간의 거리가 멀거나, 드론(100)이 수심 깊은 곳에 위치하는 경우 드론(100)과 수중시설 관리서버(200) 간의 데이터 송수신이 원활하지 않을 수 있다.
이 경우 중계기(300)는 드론(100)에 연결된 전력선, 공기 주입선 또는 드론(100)과 인접한 수면 상에 한 개 이상 제공되어 드론(100)과 수중시설 관리서버(200) 간의 데이터 송수신을 중계함으로써 데이터 교환을 원활하게 한다.
본 발명의 실시예에 따른 수중시설 안전점검 시스템은 드론을 이용하여 지속적으로 수중시설의 안전 점검을 실시할 수 있으며 점검 결과를 전송받아 수중시설의 보수 및 유지에 활용할 수 있다.
이상에서 실시예를 통해 본 발명을 설명하였으나, 위 실시예는 단지 본 발명의 사상을 설명하기 위한 것으로 이에 한정되지 않는다. 통상의 기술자는 전술한 실시예에 다양한 변형이 가해질 수 있음을 이해할 것이다. 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구범위의 해석을 통해서만 정해진다.
10: 수중시설 안전점검 시스템 20: 수중시설
100: 드론 110: 촬영장치
120: 흡착장치 121: 개구부
122: 수용부 123: 배수부
124: 급기부 125: 유체 배출구
126: 고압수 배출부 127: 댐퍼
128: 볼 조인트 129: 브러시
130: 제어장치 131: 이동 제어부
132: 흡착 제어부 140: 측정장치
141: 위치 측정부 142: 환경 측정부
150: 통신장치 200: 수중시설 관리서버
210: 통신모듈 220: 드론 제어 모듈
230: 데이터베이스 모듈 300: 중계기

Claims (13)

  1. 드론을 활용한 수중시설 안전점검 시스템에 있어서,
    상기 드론은:
    수중 카메라를 통해 상기 수중시설을 촬영하는 촬영장치;
    일측이 개방된 개구부와 중공이 형성되어 상기 촬영장치를 수용하는 수용부를 포함하는 흡착장치;
    드론의 동작을 제어하는 제어장치;
    위치 및 환경 관련 데이터를 수집하는 측정장치;
    상기 수중시설에서 발견된 균열의 긴급 복구가 요구되는 경우 방수성 물질을 삽입하거나 덧댐으로써 균열 지점을 긴급 복구하는 복구장치; 및
    상기 수중시설에서 균열이 발견된 지점에 가시성이 높은 물질을 바르거나 표시를 함으로써 잠수부가 이후 해당 지점을 용이하게 발견할 수 있도록 하는 표시장치를 포함하고,
    상기 촬영장치는:
    광도, 휘도 및 색상 조절이 가능한 광원을 제공하는 라이트; 및
    상기 수중 카메라 또는 상기 라이트가 향하는 방향을 조절하는 각도조절장치를 포함하고,
    상기 흡착장치는:
    상기 수용부에 존재하는 유체를 외부로 배출하는 배수부;
    상기 수용부에 공기를 주입하는 급기부;
    상기 수용부에 제공되며 상기 흡착장치의 저면에 위치하여 상기 수용부에 존재하는 유체의 높이를 측정함으로써 현재 수용부에 존재하는 유체의 양을 측정하는 잔여유량측정부;
    수중 유영 시 유체에 의한 저항 감소를 위해 상기 흡착장치의 일부 영역에 제공되는 유체 배출문에 해당하는 유체 배출구; 및
    고압 급수관을 통해 고압의 물을 상기 흡착장치가 바라보는 방향으로 배출시킴으로써 상기 수중시설에 부착되어 있는 불순물을 제거하는 고압수 배출부를 포함하고,
    상기 제어장치는 상기 배수부 및 상기 급기부의 동작을 제어하는 흡착 제어부를 포함하고,
    상기 흡착 제어부는, 상기 배수부 및 상기 급기부가 제 1 배출속도로 유체를 배출하고 제 1 주입속도로 공기를 주입하되, 기 설정된 시간이 흐른 후에도 상기 잔여유량측정부를 통해 측정된 상기 수용부에 존재하는 유체의 양이 기 설정된 양을 초과하는 경우 제 4 배출속도로 유체를 배출하고 제 4 주입속도로 공기를 주입하도록 제어하고,
    상기 제 1 배출속도는 상기 제 1 주입속도보다 크고,
    상기 제 4 배출속도는 상기 제 4 주입속도보다 크고,
    상기 제 4 배출속도와 상기 제 4 주입속도 간의 차이는 상기 제 1 배출속도와 상기 제 1 배출속도 간의 차이보다 크고,
    상기 유체 배출구는, 경첩 및 스프링을 포함함으로써, 상기 드론이 전진할 때 발생하는 유체의 저항에 의해 경첩 방식으로 체결되어 있는 상기 유체 배출문이 뒤로 밀리면서 생기는 틈으로 유체가 빠져나가고, 이후 상기 드론이 멈추면 상기 스프링의 탄성력에 의해 상기 유체 배출문이 다시 닫히는 방식으로 작동하고,
    상기 측정장치는:
    상기 드론의 위치를 측정하는 위치 측정부; 및
    상기 드론의 주변 환경 정보를 측정하는 환경 측정부를 포함하고,
    상기 위치 측정부는:
    수심을 측정하는 수심 측정 유닛;
    상기 드론의 위치 정보를 생성 및 관리하는 GPS유닛;
    상기 드론과 상기 수중시설 간의 거리를 측정하여 충돌을 방지하는 거리 측정 유닛;
    자이로센서를 통해 상기 드론이 현재 향하는 방향 또는 바라보는 방향을 측정하는 방위 측정 유닛을 포함하고,
    상기 환경 측정부는 유속을 측정하는 유속 측정 유닛을 포함하는
    수중시설 안전점검 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 흡착 제어부는, 상기 배수부 및 상기 급기부가
    제 1 배출속도로 유체를 배출하고 제 1 주입속도로 공기를 주입하되,
    기 설정된 시간이 흐른 후에는 제 2 배출속도로 유체를 배출하고 제 2 주입속도로 공기를 주입하도록 제어하는 수중시설 안전점검 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 배출속도는 상기 제 1 주입속도보다 크고,
    상기 제 2 배출속도는 상기 제 2 주입속도보다 크고,
    상기 제 2 배출속도와 상기 제 2 주입속도 간의 차이는 상기 제 1 배출속도와 상기 제 1 주입속도 간의 차이보다 작은 수중시설 안전점검 시스템.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 흡착 제어부는, 상기 배수부 및 상기 급기부가
    제 1 배출속도로 유체를 배출하고 제 1 주입속도로 공기를 주입하되,
    상기 수심 또는 상기 유속이 증가함에 따라 제 3 배출속도로 유체를 배출하고 제 3 주입속도로 공기를 주입하도록 제어하는 수중시설 안전점검 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 배출속도는 상기 제 1 주입속도보다 크고,
    상기 제 3 배출속도는 상기 제 3 주입속도보다 크고,
    상기 제 3 배출속도와 상기 제 3 주입속도 간의 차이는 상기 제 1 배출속도와 상기 제 1 주입속도 간의 차이보다 큰 수중시설 안점점검 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 급기부는 고압의 공기를 상기 촬영장치에 분사하는 분사 노즐을 포함하는 수중시설 안전점검 시스템.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 흡착장치는 상기 수중시설 굴곡에 따라 흡착장치의 돌출 정도를 조절하는 댐퍼를 포함하는 수중시설 안전점검 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 흡착장치는 상기 수중시설 굴곡에 따라 흡착장치의 기울기를 조절하는 볼 조인트를 포함하는 수중시설 안전점검 시스템.
  12. 제 1 항 내지 제 3 항, 제 5 항 내지 제 7항, 제 10항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수중시설 안전점검 시스템은 수중시설 관리서버를 포함하고,
    상기 수중시설 관리서버는:
    데이터 송수신을 위한 통신 모듈;
    상기 드론을 제어하는 드론 제어 모듈; 및
    상기 드론으로부터 수집된 데이터를 저장하는 데이터베이스 모듈을 포함하는 수중시설 안전점검 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 수중시설 안전점검 시스템은 상기 드론과 상기 수중시설 관리 서버 간의 데이터를 송수신하는 중계기를 포함하는 수중시설 안전점검 시스템.
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