KR102191936B1 - 하수관 수위 관측 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원형의 하수관 내부 영상을 촬영하는 영상촬영 단계, 촬영된 영상에서 나타나는 한 쌍의 제1 경계선을 생성하는 제1 경계선 생성 단계, 한 쌍의 상기 제1 경계선을 연장하여 소실점을 획득하는 소실점 획득 단계, 상기 소실점에서 임의의 원형의 가상선을 형성하여 하수의 제2 경계선을 형성하는 제2 경계선 형성 단계 및 상기 제1 경계선과 상기 제2 경계선을 이용하여 수위를 계산하는 수위 계산 단계를 포함하는 하수관 수위 관측 방법을 제공한다.

Description

하수관 수위 관측 방법{Sewer pipe water level observation method}

실시예는 하수관 수위 관측 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 하수관 내 영상 또는 사진 촬영을 이용하여 하수의 수위를 관측하는 하수관 수위 관측 방법에 관한 것이다.

일반적으로 하수관거의 설계는 설계 하수량에 대한 관경과 구배를 결정하는 것이 주요하다. 좋은 설계를 위해서 정확한 하수량의 조사가 선행되어 한다.

기존의 하수량 조사 방법은 담지식 유량계나, 비접촉식 유량계를 사용하였다. 그러나 하수에는 협잡물이 많고, 탁도가 높아 센서가 쉽게 교란되거나 차단되어 측정이 불가해지고, 황화물과 같은 물체를 부식시키는 화학물질들이 기체 혹은 액체상으로 존재하고 있어 고가의 측정 센서들이 쉽게 오작동을 일으킬 수 있는 가능성을 내포하고 있다. 이런 이유로 기존의 센서식 측정장치는 정확도가 낮을 뿐만 아니라, 유지관리를 자주 해야 하는 불편함이 존재한다.

실시예는 사진 또는 영상 촬영을 이용하여 하수의 수위를 관측하는 것을 목적으로 한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 실시예는, 원형의 하수관 내부 영상을 촬영하는 영상촬영 단계; 촬영된 영상에서 나타나는 한 쌍의 제1 경계선을 생성하는 제1 경계선 생성 단계; 한 쌍의 상기 제1 경계선을 연장하여 소실점을 획득하는 소실점 획득 단계; 상기 소실점에서 임의의 원형의 가상선을 형성하여 하수의 제2 경계선을 형성하는 제2 경계선 형성 단계; 및 상기 제1 경계선과 상기 제2 경계선을 이용하여 수위를 계산하는 수위 계산 단계;를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 영상촬영 단계는 하수관의 정중앙에서 영상을 촬영하는 것을 특징으로 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 경계선은 하수와 하수관이 접촉하는 선을 이용하는 것을 특징으로 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제2 경계선은 상기 가상선과 상기 제1 경계선이 만나는 점으로부터 하수의 경계선을 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 경계선은 상기 영상에서 명암의 차이 또는 색의 차이로부터 획득되는 것을 특징으로 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 수위 계산 단계는 상기 제1 경계선, 상기 제2 경계선 및 상기 가상선과 하수관의 설계 기준을 비교하며, 기하학을 이용하여 계산되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예는 박스형의 하수관 내부 영상을 촬영하는 영상촬영 단계; 촬영된 영상에서 나타나는 한 쌍의 제1 경계선을 생성하는 제1 경계선 생성 단계; 상기 제1 경계선을 연장하여 소실점을 획득하는 소실점 획득 단계; 상기 소실점을 기준으로 상기 제1 경계선의 길이가 같도록 임의의 사각형의 가상선을 형성하여 하수의 제2 경계선을 형성하는 제2 경계선 형성 단계; 및 상기 제2 경계선과 하수의 수위선을 이용하여 수위를 계산하는 수위 계산 단계;를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 영상촬영 단계는 하수관의 정중앙에서 영상을 촬영하는 것을 특징으로 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 경계선은 박스관 내부의 구조에 의해 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 수위선은 상기 하수와 하수관이 접촉하는 선을 이용하는 것을 특징으로 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 수위 계산 단계는 상기 수위선과 상기 가상선이 만나는 점을 이은 제1 선과 상기 제2 경계선이 상기 가상선이 만나는 점을 이은 제2 선에 기초하여 실제 하수관의 설계 기준을 비교하며, 기하학을 이용하여 계산되는 것을 특징으로 할 수 있다.

실시예에 따르면, 하수의 협잡물이나 탁도 등으로 부터 촬영이 자유로우며, 유지관리가 필요하지 않으며, 쉽게 하수의 수위를 관측할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하수관 수위 관측 방법의 순서도이고,
도 2는 도 1의 실시예인 원형관에서 하수관 수위 관측방법의 실시예이고,
도 3는 도 1을 실제 원형관에서 적용하여 수위를 측정하는 실시예이고,
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예인 박스형 관에서 하수관 수위 관측방법의 실시예이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, “A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)”로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.

이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.

그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’ 되는 경우도 포함할 수 있다.

또한, 각 구성 요소의 “상(위) 또는 하(아래)”에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1 내지 도 4는, 본 발명을 개념적으로 명확히 이해하기 위하여, 주요 특징 부분만을 명확히 도시한 것이며, 그 결과 도해의 다양한 변형이 예상되며, 도면에 도시된 특정 형상에 의해 본 발명의 범위가 제한될 필요는 없다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하수관 수위 관측 방법의 순서도이고, 도 2는 도 1의 실시예인 원형관에서 하수관 수위 관측방법의 실시예이고, 도 3는 도 1을 실제 원형관에서 적용하여 수위를 측정하는 실시예이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 하수관 수위 관측 방법은 영상촬영 단계(S100), 제1 경계선 생성 단계(S200), 소실점 획득 단계(S300), 제2 경계선 형성 단계(S400) 및 수위 계산 단계(S500)를 포함할 수 있다.

영상촬영 단계(S100)는 원형의 하수관 내부 영상을 촬영하는 단계이다.

하수관 내부는 빛이 유입되지 않는 구조이다. 따라서 내부구조를 촬영하기 위해서는 빛의 유입이 필요하다. 이를 위해 영상촬영 단계(S100)는 적외선 카메라나 일반 영상카메라를 조명과 함께 사용하는 방법을 이용하여 이미지를 획득할 수 있다. 다만, 영상 촬영 방법에는 제한이 없으며 다양한 공지의 방법이 사용될 수 있다.

또한, 영상촬영 단계(S100)는 촬영을 위해 촬영장비가 맨홀을 통해 하수관으로 유입될 수 있다. 이때, 영상촬영시에는 촬영장비에 부착되는 렌즈가 하수관의 정중앙에 위치하도록 배치되며, 촬영은 하수관과 수평한 방향으로 이루어질 수 있다. 이는 하수관의 정확한 소실점(200)을 획득하기 위함이다.

일실시예로, 카메라를 이용하여 영상을 촬영하는 경우 거치대의 위치를 조정하여 하수관의 정중앙에 카메라를 위치시킬 수 있다. 이를 통해 카메라가 하수로부터 일정거리 이격 배치되어 부식으로부터 안정성을 확보할 수 있다.

제1 경계선 생성 단계(S200)는 촬영된 영상에서 나타나는 제1 경계선(100)을 생성할 수 있다. 제1 경계선(100)은 하수와 하수관이 접촉하는 선을 이용할 수 있다. 다시 말하면, 하수의 표면에서 하수관과 접촉하는 선을 구체화하는 단계이다. 제1 경계선(100)은 관의 양측면과 접촉하는 한 쌍으로 생성될 수 있다.

일실시예로, 제1 경계선(100)은 영상촬영 단계(S100)에서 획득되는 이미지의 명암차이 또는 색의 차이를 이용하여 획득할 수 있다.

소실점 획득 단계(S300)는 제1 경계선(100)을 연장하여 소설점을 획득하는 단계이다.

소실점(200)은 촬영된 이미지로부터 기하학을 이용하여 실제 하수의 높이를 측정하기 위한 핵심 요소이다. 그러나, 어두운 하수관 내부의 촬영 이미지로는 하수관 내부의 소실점(200)을 찾는 것이 어렵다. 따라서 본 발명에서는 한 쌍의 제1 경계선(100)의 연장을 통해 소실점(200)을 획득할 수 있다.

제2 경계선 형성 단계(S400)는 소실점(200)에서 임의의 원형의 가상선(300)을 형성하여 하수의 제2 경계선(400)을 형성할 수 있다. 가상선(300)은 소실점(200)을 원점으로 하는 원으로 형성될 수 잇다. 제2 경계선(400)은 가상선(300)과 제1 경계선(100)이 만나는 점을 이어서 형성할 수 있다.

수위 계산 단계(S500)는 제1 경계선(100)과 제2 경계선(400)을 이용하여 수위를 계산할 수 있다. 수위 계산 단계(S500)는 제1 경계선(100), 제2 경계선(400) 및 가상선(300)과 하수관의 설계 기준을 비교하며, 기하학을 이용하여 실제 하수관에서의 하수의 높이를 계산할 수 있다.

일실시예로, 수위 계산 단계(S500)는 촬영된 영상에서 구해지는 가상선(300)의 반지름과 제2 경계선(400)의 중심에서 가상선(300)과의 거리를 실제 하수관의 설계기준을 비교할 수 있으며, 비례식을 통해 실제 수위를 계산할 수 있다.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예인 박스형 관에서 하수관 수위 관측방법의 실시예이다. 도 1 내지 도 3에 나타나는 원형관에서 하수관 수위 관측방법과 동일한 내용에 대해서는 그 설명을 생략한다.

박스형 관에서 사용되는 하수관 수위 관측방법은 영상촬영 단계(S100), 제1 경계선 생성 단계(S200), 소실점 획득 단계(S300), 제2 경계선 형성 단계(S400) 및 수위 계산 단계(S500)를 포함할 수 있다.

영상촬영 단계(S100)는 박스형 하수관 내부 영상을 촬영할 수 있다. 이때, 영상촬영 단계(S100)는 박스형 하수관의 중심에서 촬용될 수 있다.

제1 경계선 생성 단계(S200)는 촬영된 영상에서 나타나는 한 쌍의 제1 경계선(100)을 형성할 수 있다. 이때, 제1 경계선(100)은 박스관 내부 구조에 의해 형성될 수 있다.

기본적으로 박스관은 4개의 모서리를 포함하고 있다. 이때, 하수가 흐르지 않는 천장의 영역에는 한 쌍의 모서리가 영상으로 확인되며, 이러한 모서리로 부터 한 쌍의 제1 경계선(100)을 형성할 수 있다. 일실시예로, 제1 경계선(100)은 사진에 나타나는 음영이나 명암 등을 이용하여 형성할 수 있다.

소실점 획득 단계(S300)는 제1 경계선(100)을 연장하여 소실점(200)을 획득할 수 있다.

소실점(200)은 촬영된 이미지로부터 기하학을 이용하여 실제 하수의 높이를 측정하기 위한 핵심 요소이다. 그러나, 어두운 하수관 내부의 촬영 이미지로는 하수관 내부의 소실점(200)을 찾는 것이 어렵다. 따라서 본 발명에서는 한 쌍의 제1 경계선(100)의 연장을 통해 만나는 소실점(200)을 획득할 수 있다.

제2 경계선 형성 단계(S400)는 소실점(200)을 기준으로 제1 경계선(100)의 길이가 같도록 임의의 사각형의 가상선(300)을 형성하여 하수의 제2 경계선(400)을 형성할 수 있다.

제2 경계선(400)은 소실점(200)을 지나는 제1 경계선(100)의 연장으로 형성된다. 이때, 직사각 또는 정사각형으로 형성되는 박스형 하수관의 형상에 맞도록 소실점(200)이 중심이 되는 가상선(300)을 형성할 수 있다. 이때, 제2 경계선(400)은 가상선(300)에 접촉하도록 연장될 수 있다.

수위 계산 단계(S500)는 제2 경계선(400)과 하수의 수위선(500)을 이용하여 수위를 계산할 수 있다.

이때, 수위 계산 단계(S500)는 수위선(500)과 가상선(300)이 만나는 점을 이은 제1 선(L1)과 제2 경계선(400)이 상기 가상선(300)과 만나는 점을 이은 제2 선(L2)에 기초하여 실제 하수관의 설계 기준을 비교하여 기하학을 이용하여 계산될 수 있다.

수위선(500)은 하수와 하수관이 접촉하는 선을 이용할 수 있다. 다시 말하면, 수위선(500)은 하수의 표면에서 하수관과 접촉하는 선을 구체화하며, 하수관의 양측면과 접촉하는 한 쌍으로 생성될 수 있다.

일실시예로, 직사각형의 하수관거의 실제 높이와 영상에서 촬영되는 높이 및 제1 선과 제2 선의 높이의 비례식을 통해 하수의 수위가 구해질 수 있다.

본 발명의 실시예에 따라 하수관 내의 수위를 구하면, Manning`s equation을 이용하여 하수관의 유속 및 유량을 계산할 수 있다.

이상으로 본 발명의 실시 예에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보았다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 제1 경계선
200 : 소실점
300 : 가상선
400 : 제2 경계선
500 : 수위선

Claims (11)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 박스형의 하수관 내부 영상을 촬영하는 영상촬영 단계;
   촬영된 영상에서 나타나는 한 쌍의 제1 경계선을 생성하는 제1 경계선 생성 단계;
   상기 제1 경계선을 연장하여 소실점을 획득하는 소실점 획득 단계;
   상기 소실점을 기준으로 상기 제1 경계선의 길이가 같도록 임의의 사각형의 가상선을 형성하여 하수의 제2 경계선을 형성하는 제2 경계선 형성 단계; 및
   상기 제2 경계선과 하수의 수위선을 이용하여 수위를 계산하는 수위 계산 단계;
   를 포함하며,
   상기 제1 경계선은 박스관 내부의 구조에 의해 형성되고,
   상기 수위선은 상기 하수와 하수관이 접촉하는 선을 이용하며,
   상기 수위 계산 단계는
   상기 수위선과 상기 가상선이 만나는 점을 이은 제1 선과 상기 제2 경계선이 상기 가상선이 만나는 점을 이은 제2 선에 기초하여 실제 하수관의 설계 기준을 비교하며, 기하학을 이용하여 계산되는 것을 특징으로 하는 하수관 수위 관측 방법.
8. 제7 항에 있어서,
   상기 영상촬영 단계는 하수관의 정중앙에서 영상을 촬영하는 것을 특징으로 하는 하수관 수위 관측 방법.
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제

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