KR102192686B1

KR102192686B1 - 시설물 점검을 위한 드론 관제 시스템 및 그 방법

Info

Publication number: KR102192686B1
Application number: KR1020190121717A
Authority: KR
Inventors: 장진환
Original assignee: 한국건설기술연구원
Priority date: 2019-10-01
Filing date: 2019-10-01
Publication date: 2020-12-17

Abstract

광역적으로 산재해 있는 다양한 시설물의 원격 점검을 위해 드론 관제센터 운영자가 드론의 임무를 미리 정의하여 드론을 관제함으로써, 시설물을 측정하는 드론이 있는 현장을 직접 방문하지 않고도 원격에서 드론을 운용할 수 있고, 즉, 종래의 기술에 따르면 현장에서 수행하던 임무를 드론 관제센터에서 수행하기 때문에 인력, 시간 측면에서 효율성을 증가시킬 수 있으며, 또한, 드론 관제센터가 수행하는 드론 임무정의 시스템(Mission Definition System)으로서, 임무정의 모듈을 드론 관제센터에 탑재하고, 드론제어 모듈을 드론에 탑재함으로써, 드론 임무정의 시 현장의 풍속, 드론 성능, 센서 특성 등 정보를 반영하여 시설물 점검 효율성을 증가시킬 수 있는, 시설물 점검을 위한 드론 관제 시스템 및 그 방법이 제공된다.

Description

시설물 점검을 위한 드론 관제 시스템 및 그 방법 {DRONE CONTROLLING SYSTEM FOR CHECKING OF FACILITY, AND METHOD FOR THE SAME}

본 발명은 드론 관제 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 광역적으로 산재해 있는 다양한 시설물의 원격 점검을 위해 드론 관제센터 운영자가 드론의 임무를 미리 정의하여 드론을 관제하는, 시설물 점검을 위한 드론 관제 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 시설물 운영 및 유지관리주체는 수시로 시설물의 현재 상태를 정확하게 파악하여 안전에 문제가 있는 시설물은 적합한 공법을 사용하여 보수 또는 보강함으로써 시설물의 안전을 확보하고, 수명을 연장시킬 필요가 있다.

따라서 시설물의 유지관리의 가장 기본이 되는 행위는 시설물의 현재 상태를 정확하게 파악하는 점검행위로서, 시설물의 손상이 확대되는 것을 방지하고, 시설물 이용자의 피해 발생을 방지하기 위해서 시설물의 이상이 발생하면, 즉각적으로 시설물의 상태를 파악하는 것이 중요하며, 경제적 이유 등에 의해 주기를 갖는 점검을 수행하는 경우에도 점검의 주기는 짧은 것이 바람직하다.

또한, 주요 사회기반시설물에 대한 주기적인 안전점검이 이루어지고 있으나, 주로 점검자에 의해 접근 가능한 지점에 대해 육안검사 수준에 머무르고 있으며, 또한, 점검에 필요한 인력과 자원의 부족 및 접근할 수 없는 시설물에 대해 점검의 어려움 등으로 인하여 현실적으로 점검주기가 제한되고 있다. 예를 들면, 국내의 경우, 노후화된 교량 숫자가 급격하게 증가하면서 정기점검 수요와 횟수도 증가하고 있는데, 이러한 점검의 상당한 부분이 육안으로 진행되고 있다.

이러한 육안 검사를 대체할 수 있도록 무인비행체인 드론과 영상처리 기법을 활용하는 연구가 활발하게 진행되고 있고, 예를 들면, 무인비행체인 드론을 시설물 외관 촬영 등 점검에 활용하고 있다. 최근에는 초고층빌딩, 장대교량 등 대형 시설물이 증가함에 따라 점검자가 시설물에 근접하여 점검하는데 접근성에 한계가 있기 때문에 자동화 및 장비를 이용한 점검의 필요성이 증가하고 있다.

한편, 이러한 드론과 관련된 선행기술로서, 대한민국 공개특허번호 제2015-105659호에는 "다중 센서를 이용한 무인비행체 기반의 구조물 안전성 검사 시스템"이라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 도 1a 및 도 1b를 참조하여 설명한다.

도 1a 및 도 1b는 각각 종래의 기술에 따른 다중 센서를 이용한 무인비행체 기반의 구조물 안전성 검사 시스템을 나타내는 도면이다.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 종래의 기술에 따른 다중 센서를 이용한 무인비행체 기반의 구조물 안전성 검사 시스템은, 무인비행체(10), 모니터링 센서 모듈(20), 서버(30) 및 무선 송수신 수단(40)으로 구성된다.

무인비행체(10)는 무선 원격 조종에 의해 공중에서 자유 비행할 수 있는 소형 비행체로서, 이러한 무인비행체(10)는 구조물의 안전성 검사를 위해 다양한 종류의 센서를 탑재해야 한다. 이러한 무인비행체(10)는 비행 중에 고도를 유지하는 상태로 한 위치에 머무르거나, 전후좌우 및 상하 움직임이 용이한 일명 멀티콥터로 이루어지는 것이 바람직하다.

모니터링 센서 모듈(20)은 무인비행체(10)에 장착되고, 구조물의 상태를 감시 또는 감지하기 위한 것으로, 기본적으로 입체 영상 센서, 적외선 열화상 센서, 온도 센서, 습도 센서, 먼지 센서, 연기 센서, 조도 센서, 일산화탄소 센서, 이산화탄소 센서, 오존 센서, 초음파 센서 등 여러 센서 중에서 선택된 하나 이상을 포함하여 구조물의 특성에 따라 2개 이상이 장착될 수 있다.

서버(30)는 모니터링 센서 모듈(20)에서 계측된 데이터를 저장하고, 저장한 데이터를 바탕으로 구조물의 이상 상태를 판별한다. 이를 위해 서버(30)는 수신한 영상을 출력하여 구조물의 외관상 이상을 판단할 수 있는 영상 분석부(31), 수신한 데이터를 바탕으로 결과치를 출력하여 구조물의 이상을 판단할 수 있는 센서 상황 인식부(32) 및 수신한 영상과 데이터를 저장하는 DB 저장부(33)로 이루어진다.

여기서, 영상 분석부(31)는 수신된 영상을 받아 에지 검출 방법을 통해 잡음을 제거함으로써 처리속도를 높이고 저장 용량을 줄이는 과정을 수행한다. 이렇게 검출된 영상을 이용하여 기존에 촬영된 영상과 비교함으로써 이상 유무를 간편하게 판단할 수 있다.

무선 송수신 수단(40)은 모니터링 센서 모듈(20)에서 계측된 데이터를 서버(30)로 실시간 전송하기 위한 것이다. 따라서 무선 송수신 수단의 송신부는 모니터링 센서 모듈(20) 측에 설치되고, 수신부는 서버(30)에 접속이 가능한 단말기 측에 설치된다.

종래의 기술에 따른 다중 센서를 이용한 무인비행체 기반의 구조물 안전성 검사 시스템에 따르면, 무인비행체를 이용하여 구조물에 안전하게 접근한 상태로 검사가 이루어짐으로써 구조물의 안전성 검사에 따른 작업의 안전성을 향상시킬 수 있고, 또한, 검사를 위한 시간과 비용을 절감시킬 수 있고, 안전성 검사에 따른 정확성을 더욱 향상시킬 수 있 있다. 또한, 추가 및 교체가 가능하도록 다중 센서를 모듈화하여 비행체에 탑재할 수 있다.

한편, 다른 선행기술로서, 대한민국 등록특허번호 제10-1638500호에는 "드론을 이용한 감시 시스템 및 방법"이라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 도 2를 참조하여 설명한다.

도 2는 종래의 기술에 따른 드론을 이용한 감시 시스템을 나타내는 도면으로서, 도 2의 a)는 블록 구성도이고, 도 2의 b)는 드론 유닛을 나타내는 도면이다.

도 2의 a)에 도시된 바와 같이, 종래의 기술에 따른 드론을 이용한 감시 시스템은, 미리 설정된 대상 또는 미리 설정된 지역에 대응하여 자율 이동을 수행하면서 영상정보 및 주변 정보를 획득하고, 획득한 정보에 기초하여 위기상황을 검출하도록 구성된 드론 유닛(60); 및 드론 유닛(60)에 제어명령을 송신하며, 드론 유닛(60)으로부터 영상정보를 수신하도록 구성된 관제센터(51)를 포함한다. 또한, 빅데이터 서버(52), 사용자 장치(53), 관계기관 서버(54)를 추가로 포함한다.

드론 유닛(60)은 영상정보 및 주변 정보를 획득하기 위해 하나 이상의 센서를 포함하며, 센서가 감지한 값을 미리 설정된 기준값과 비교하여, 센서가 감지한 값이 미리 설정된 기준값을 넘을 경우, 위기상황에 해당하는 것으로 결정하고, 위기상황정보를 관제센터(71)에 전송한다.

또한, 드론 유닛(60)은 에너지 잔량을 감지하고, 미리 설정된 충전기지까지의 복귀에 소요되는 에너지량을 산출하며, 에너지 잔량에서 복귀에 소요되는 에너지량을 제한 값이 미리 설정된 문턱값 이하일 경우 보조 드론 유닛(60a, 60b)을 호출하도록 구성된다.

도 2의 b)에 도시된 바와 같이, 드론 유닛(60)은 전원부, 프로세서 및 회로부 등이 내장된 몸체(61), 몸체(61)에 결합되어 비행을 위한 프로펠러 및 이를 구동하기 위한 모터가 탑재되는 프로펠러 장착부(63), 및 프로펠러 장착부(63)를 보호하기 위한 커버(62)를 포함할 수 있다. 프로펠러 장착부(63)는 고정볼트를 통하여 몸체(61)에 결합될 수 있다. 또한, 드론 유닛(60)은 GPS 활용 또는 네트워크를 통한 통신을 위한 위성수신부를 포함할 수 있다.

이러한 드론 유닛(60)은 주변환경 감지를 위해 하나 이상의 센서로서 충돌 방지 센서, 고도 감지 및 조절 센서, 사물 및 인체 감지를 위한 레이더(64) 및 카메라(65) 등을 포함할 수 있다. 또한, 드론 유닛(60)은 동체의 균형 유지 및 충격 흡수를 위한 완충 장치(67), 구급품 등 물품 탑재를 위한 전자석(68) 등을 더 포함할 수도 있다.

종래의 기술에 따른 드론을 이용한 감시 시스템에 따르면, 무인 로봇인 드론을 이용하여 특정 대상이나 특정 지역에 대한 감시 임무를 수행함으로써, 사용자 보호, 감시 체계 강화, 인력을 대체한 생산성 향상 등의 이점을 도모할 수 있다.

하지만, 종래의 기술에 따른 드론을 이용한 감시 시스템의 경우, 무인비행체인 드론이 미리 설정된 대상 또는 미리 설정된 지역에 대응하여 자율이동을 수행하면서 영상정보 및 주변 정보를 획득하고, 획득한 정보에 기초하여 위기상황을 검출하는 방식이다.

전술한 바와 같이, 육안 점검시 과거 상태와 현재 상태를 비교 분석하기 위해서는 점검 부위를 영상으로 촬영하는 것이 필요하지만, 고소작업 등으로 인하여 영상촬영이 제한적이었다. 현재와 같은 인력중심의 점검체계에서는 일정 주기를 갖는 점검이 이루어질 수밖에 없기 때문에 시설물 이상 징후의 조기 발견이 곤란하며, 점검자의 주관적 견해를 배제하기 어려운 상황으로서 점검 결과의 일관성 확보가 곤란하여 점검자료를 통한 시설물의 상태 추적 및 예측이 거의 불가능하다는 문제점이 있다.

최근에 소형 무인비행체인 드론을 시설물 외관 촬영 등 점검에 활용하고 있으나, 자동운전이 불가능하고, 해당 시설물 인근에서 작업자에 의해서 수동운전이 이루어지고 있고, GPS 등 공간좌표만으로 구조물에서 근접 촬영해야 하는 부재 또는 부위를 파악하기 곤란하며, 영상결과와 위치정보를 연계하여 그 결과를 기록 및 저장하는데 한계가 있다.

따라서 시설물에 대한 무인 자동화 및 장비를 이용한 유지관리가 시행되기 위해서는 첫째, 시설물에 이상이 발생하였을 때 실시간으로 이상을 감지하여 이를 관리주체에 자동으로 경보를 발생하여 통지할 수 있어야 하고, 둘째, 시설물에서 이상 경보가 발생되었을 때 자동으로 해당 시설물을 점검하고, 그 결과를 관리주체에 보고할 수 있는 시스템이 필요하며, 셋째, 자동화 점검결과를 즉각 분석하여 그 결과에 따라 필요시 시설물 통제, 시설물 유지보수를 자동으로 시행할 수 있는 체계가 필요하다고 할 수 있다.

전술한 문제점을 해결하기 위한 선행기술로서, 본 발명의 출원인에 의해 출원되어 특허등록된 대한민국 등록특허번호 제10-1765235호에는 "사물인터넷 기반 센서와 무인비행체를 이용한 시설물 유지관리 시스템 및 그 방법"이라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 도 3을 참조하여 설명한다.

도 3은 종래의 기술에 따른 사물인터넷 기반 센서와 무인비행체를 이용한 시설물 유지관리 시스템의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 3을 참조하면, 종래의 기술에 따른 사물인터넷 기반 센서와 무인비행체를 이용한 시설물 유지관리 시스템은, 사물인터넷(IoT) 기반 센서유닛(81), 계측결과 분석 및 조치 단말(82), 무인비행체 비행 및 조종 단말(83), 무인비행체(84) 및 무인비행체 스테이션(85)을 포함한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 종래의 기술에 따른 사물인터넷 기반 센서와 무인비행체를 이용한 시설물 유지관리 시스템의 경우, 시설물(70)에 각각 설치된 사물인터넷(IoT) 기반 센서유닛(81)이 시설물(70)의 이상 거동을 각각 계측한다. 구체적으로, IoT 기반 센서유닛(81)은 적어도 하나 이상의 계측센서, 전원공급장치 및 IoT 네트워크 통신장치로 구성되며, 각각의 IoT 기반 센서유닛(81)은 고유식별번호가 부여되고, 필요시 위치신호를 발생시킬 수 있다.

IoT 기반 센서유닛(81)의 계측값을 IoT 통신네트워크를 통해 전송한다.

계측결과 분석 및 조치 단말(82)은 IoT 기반 센서유닛(81)으로부터 전송된 계측값에 따라 시설물(70)의 이상 거동을 분석하고, 이후, 분석 결과를 시설물(70)의 유지관리를 위한 능동형 유지관리 시스템(86)의 후속 조처를 위해 통보한다. 또한, 계측결과 분석 및 조치 단말(82)은 시설물(70)의 정밀점검이 필요한지 여부를 판단한다.

무인비행체 비행 및 조종 단말(83)은 무인비행체 스테이션(85)에 격납된 무인비행체(84), 즉, 드론을 원격 조종하며, 정밀점검이 필요한 시설물(70)에 구비된 IoT 기반 센서유닛(81)의 위치에 무인비행체(84)를 자동으로 근접할 수 있도록 비행시킨다. 또한, 무인비행체 비행 및 조종 단말(83)은 무인비행체(84)에 장착된 카메라를 원격 제어하여 시설물(70)의 이상 거동 부위를 촬영한다.

계측결과 분석 및 조치 단말(82)이 시설물에 대한 촬영 데이터에 따른 정밀 분석 및 후속 조치를 지시한다. 예를 들면, 계측결과 분석 및 조치 단말(82)은 시설물(70)의 거동 이상 유무를 판단하여 즉각적인 사용 중지가 필요한 조치가 필요한 경우, 관리자에게 해당 조치 내용을 통보하며, 관리자의 즉각 대응이 곤란한 경우, 자동으로 해당 시설물(70)의 사용 중지에 필요한 조치를 실시한다.

종래의 기술에 따른 사물인터넷 기반 센서와 무인비행체를 이용한 시설물 유지관리 시스템의 경우, 시설물에 다수 구비된 사물인터넷(IoT) 기반 센서에 의해 1차적으로 시설물의 이상 거동을 실시간으로 계측하고, 이상 거동이 감지된 경우 또는 필요시 무인비행체의 영상 촬영에 의해 2차적으로 시설물의 이상 거동을 정밀 계측함으로써 시설물의 현재 상태와 이상 거동 유무를 판단할 수 있다. 또한, 사물인터넷 기반 센서유닛과 무인비행체를 통해 이중 점검을 수행함으로써 계측센서의 오류 등에 의한 오경보를 방지할 수 있고, 사물인터넷 기반 센서와 무인비행체를 이용하여 신속하고 안전하게 시설물을 유지관리할 수 있다. 또한, 사물인터넷 기반 센서와 무인비행체를 이용함으로써, 시설물에 이상이 발생하였을 때 실시간으로 이상을 감지하여 이를 관리주체에 자동으로 경보를 발생하여 통지할 수 있고, 자동으로 해당 시설물을 점검하며, 자동화 점검결과를 즉각 분석하여 후속 조치를 자동으로 시행할 수 있다.

종래의 기술에 따르면, 전술한 바와 같이, 다양한 사회 기반 시설물 점검을 위해 드론을 활용하고 있지만, 드론을 운용하기 위해 인력이 직접 현장에 방문해야 하는 번거로움이 있다. 즉, 종래의 기술에 따르면, 현장에 인력이 방문하여 해당 시설물에 적합한 비행계획 및 센서 운용계획을 정하여 드론을 활용하고 있다. 하지만, 광역적으로 존재하는 사회 기반 시설물을 일일이 방문하여 점검함에 따라 시간, 인력운용 등에 비효율성을 초래한다는 문제점이 있다.

(선행문헌 0001) 대한민국 등록특허번호 제10-2002373호(등록일: 2019년 7월 16일), 발명의 명칭: "드론 비행 예약 관제 시스템" (선행문헌 0002) 대한민국 공개특허번호 제2019-35402호(공개일: 2019년 4월 3일), 발명의 명칭: "에러 예측 기반 드론 관제장치 및 그 방법" (선행문헌 0003) 대한민국 등록특허번호 제10-1894409호(등록일: 2018년 8월 28일), 발명의 명칭: "드론 관제 시스템 및 방법" (선행문헌 0004) 대한민국 등록특허번호 제10-1837979호(등록일: 2018년 3월 7일), 발명의 명칭: "드론 관제 방법 및 이를 수행하기 위한 장치 및 시스템과 드론 관제 서버" (선행문헌 0005) 대한민국 등록특허번호 제10-1809439호(등록일: 2017년12월11일), 발명의 명칭: "드론 관제 장치 및 방법" (선행문헌 0006) 대한민국 등록특허번호 제10-1765235호(등록일: 2017년 7월 31일), 발명의 명칭: "사물인터넷 기반 센서와 무인비행체를 이용한 시설물 유지관리 시스템 및 그 방법" (선행문헌 0007) 대한민국 등록특허번호 제10-1638500호(등록일: 2016년 7월 5일), 발명의 명칭: "드론을 이용한 감시 시스템 및 방법"

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 광역적으로 산재해 있는 다양한 시설물의 원격 점검을 위해 드론 관제센터 운영자가 드론의 임무를 미리 정의하여 드론을 관제함으로써, 시설물을 측정하는 드론이 있는 현장을 직접 방문하지 않고도 원격에서 드론을 운용할 수 있는, 시설물 점검을 위한 드론 관제 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 드론 관제센터가 수행하는 드론 임무정의 시스템(Mission Definition System)으로서, 임무정의 모듈을 드론 관제센터에 탑재하고, 드론제어 모듈을 드론에 탑재함으로써, 드론 임무정의 시 현장의 풍속, 드론 성능, 센서 특성 등 정보를 반영하여 시설물 점검 효율성을 증가시킬 수 있는, 시설물 점검을 위한 드론 관제 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 시설물 점검을 위한 드론 관제 시스템은, 무인비행체로서, 시설물의 점검을 위해 비행궤적에 따라 상기 시설물에 근접하도록 비행하여 상기 시설물의 이상 유무를 확인하도록 측정센서가 시설물 영상을 촬영하는 드론; 상기 드론의 배터리를 충전하기 위한 충전장치를 구비하고, 상기 드론을 격납하는 드론 스테이션; 상기 드론의 측정센서가 측정한 데이터를 수신하여 상기 시설물 점검을 수행하는 드론 관제센터; 상기 드론 관제센터에 탑재되는 웹-기반의 인터페이스로서, 상기 드론 관제센터 운영자가 시설물 현장에 있는 드론에게 전송할 운항 및 계측 임무를 정의하는 임무정의 모듈; 및 상기 드론에 탑재되며, 상기 드론 관제센터로부터 정해진 프로토콜에 따라 전송된 임무를 해석하여 상기 드론의 자동운항 및 자동계측을 제어하는 드론제어 모듈을 포함하되, 상기 임무정의 모듈은 임무 계산 프로세스 수행부를 구비하여 풍속 모형, 드론 성능 모형, 시설물 3D 모형 및 센서 특성 모형에 기반하여 상기 드론이 비행할 비행궤적에 따른 측정센서 작동 시나리오를 도출하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 임무정의 모듈은, 상기 시설물 점검을 위해 상기 드론이 수행할 임무를 정의하도록 상기 드론 관제센터 운영자에게 제공되는 임무 정의 사용자 인터페이스; 드론 관제센터 운영자가 지시한 명령에 따라 드론의 비행 및 측정 계획을 계산하는 임무 계산 프로세스 수행부; 상기 임무 계산 프로세스 수행부에 의해 도출된 비행궤적에 따른 측정센서 작동 시나리오를 저장하는 임무 저장 DB; 및 상기 임무 저장 DB에 저장된 비행궤적에 따른 측정센서 작동 시나리오를 상기 드론제어 모듈에게 전송하는 통신모듈을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 임무계산 프로세스 수행부는 시설물 현장의 기상(풍속) 및 드론 성능 모형을 고려하여 비행궤적을 설정하며, 시설물 3D 형상과 사용되는 센서의 특성을 고려하여 측정센서 작동 시나리오를 도출하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 임무 계산 프로세스 수행부는, 상기 시설물 점검을 위해 드론이 수행할 임무를 입력하기 위한 임무 입력부; 상기 임무 입력부를 통해 입력된 임무 수행을 위한 비행계획을 설정하는 비행계획 설정부; 상기 비행계획 실행을 위한 세부 지시사항을 도출하는 지시사항 도출부; 풍속 모형 및 드론 성능 모형에 기반하여 세부 지시사항 실행을 위한 비행궤적을 산출하는 비행궤적 산출부; 상기 풍속 모형을 저장하는 풍속 모형 DB; 상기 드론 성능 모형을 저장하는 드론 성능 모형 DB; 시설물 3D 모형 및 센서 특성 모형에 기반하여 상기 비행궤적에 따른 측정센서 작동 시나리오를 도출하는 센서 작동 시나리오 도출부; 상기 시설물 3D 모형을 저장하는 시설물 3D 모형 DB; 및 상기 센서 특성 모형을 저장하는 센서 특성 모형 DB를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 드론제어 모듈은, 무선통신망을 통해 상기 임무정의 모듈의 통신모듈로부터 원격 전송되는 비행임무 및 측정임무를 수신하는 드론제어 인터페이스; 상기 드론제어 인터페이스를 통해 수신된 비행임무 및 측정임무 중에서 상기 드론의 측정센서를 제어하는 프로세스를 수행하는 측정센서 제어 프로세스 수행부; 상기 측정센서 제어 프로세스 수행부의 제어 프로세스에 따라 상기 측정센서를 작동시키는 측정센서 작동부; 상기 드론제어 인터페이스를 통해 수신되는 비행임무 및 측정임무 중에서 상기 드론의 비행 유닛 운항을 제어하는 프로세스를 수행하는 운항 제어 프로세스 수행부; 및 상기 드론의 비행 유닛 운항에 따른 운항기록을 저장하고, 상기 측정센서 작동부에 의해 작동되는 측정센서가 측정한 데이터를 저장하는 운항기록 및 측정 데이터 DB를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 측정센서 제어 프로세스 수행부는 상기 시설물 측정을 위한 센서의 위치, 각도, 및 측정 프레임 수를 제어하고, 측정 결과를 저장할 수 있다.

여기서, 상기 운항 제어 프로세스 수행부는 GPS 또는 관성측정장치(IMU)을 포함하는 드론 네비게이션 시스템을 이용하여 정해진 운항경로로 비행하고, 운항경로에 대한 이력정보를 저장할 수 있다.

여기서, 상기 드론은, 상기 드론제어 모듈의 제어 하에 상기 시설물을 촬영하여 영상신호를 생성하는 측정센서; 상기 드론제어 모듈의 제어 하에 상기 측정센서에 의해 촬영된 영상신호를 상기 드론 관제센터에게 무선으로 전송하는 통신모듈; 상기 드론제어 모듈의 제어 하에 상기 드론을 비행시키도록 구동되는 비행 유닛; 상기 설정된 비행궤적에 따른 상기 드론의 위치를 확인하는 GPS 모듈; 및 상기 드론제어 모듈, 통신모듈, 비행 유닛, GPS 모듈 및 측정센서에 전원을 공급하는 배터리를 포함하되, 상기 드론제어 모듈은 상기 드론에 탑재되어, 설정된 비행궤적에 따라 상기 비행 유닛을 제어하고, 상기 측정센서의 구동을 제어하며, 상기 측정센서에 의해 촬영된 데이터를 저장하고, 상기 측정센서로부터 촬영된 데이터를 상기 통신모듈을 통해 상기 드론 관제센터로 전송하는 것을 제어하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 측정센서는 영상센서, 적외선센서, 분광센서 또는 라이더(LADAR) 센서일 수 있다.

한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 시설물 점검을 위한 드론 관제 방법은, a) 드론이 시설물을 점검할 수 있도록 임무정의 모듈을 드론 관제센터에 탑재하고, 드론제어 모듈을 드론에 탑재하는 단계; b) 상기 드론 관제센터에 탑재된 임무정의 모듈의 임무 계산 프로세스 수행부가 임무 계산 프로세스를 수행하여 측정센서 작동 시나리오를 임무 저장 DB에 저장하는 단계; c) 상기 임무정의 모듈의 통신모듈을 통해 임무 계산 프로세스를 상기 드론제어 모듈에게 무선으로 전송하는 단계; d) 상기 드론에 탑재된 드론제어 모듈이 운항제어 프로세스를 수행하는 단계; e) 상기 드론에 탑재된 드론제어 모듈이 측정센서 제어 프로세스를 수행하는 단계; f) 상기 드론에 탑재된 드론제어 모듈이 상기 시설물의 점검을 위해 측정센서를 작동시켜 상기 시설물을 측정 또는 촬영하는 단계; 및 g) 상기 드론이 측정 데이터를 상기 드론 관제센터에게 무선 전송하여 상기 시설물 점검을 수행하는 단계를 포함하되, 상기 b) 단계의 임무 계산 프로세스 수행부가 풍속 모형, 드론 성능 모형, 시설물 3D 모형 및 센서 특성 모형에 기반하여 상기 드론이 비행할 비행궤적에 따른 측정센서 작동 시나리오를 도출하며,
상기 a) 단계의 드론제어 모듈은, 무선통신망을 통해 상기 임무정의 모듈의 통신모듈로부터 원격 전송되는 비행임무 및 측정임무를 수신하는 드론제어 인터페이스; 상기 드론제어 인터페이스를 통해 수신된 비행임무 및 측정임무 중에서 상기 드론의 측정센서를 제어하는 프로세스를 수행하는 측정센서 제어 프로세스 수행부; 상기 측정센서 제어 프로세스 수행부의 제어 프로세스에 따라 상기 측정센서를 작동시키는 측정센서 작동부; 상기 드론제어 인터페이스를 통해 수신되는 비행임무 및 측정임무 중에서 상기 드론의 비행 유닛 운항을 제어하는 프로세스를 수행하는 운항 제어 프로세스 수행부; 및 상기 드론의 비행 유닛 운항에 따른 운항기록을 저장하고, 상기 측정센서 작동부에 의해 작동되는 측정센서가 측정한 데이터를 저장하는 운항기록 및 측정 데이터 DB를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 b) 단계는, b-1) 상기 임무정의 모듈의 임무 계산 프로세스 수행부가 상기 시설물 점검을 위해 드론이 수행할 임무를 입력하는 단계; b-2) 상기 임무 계산 프로세스 수행부가 상기 b-1) 단계에 의하여 입력된 임무 수행을 위한 비행계획을 설정하는 단계; b-3) 상기 임무 계산 프로세스 수행부가 상기 비행계획 실행을 위한 세부 지시사항을 도출하는 단계; b-4) 상기 임무 계산 프로세스 수행부가 풍속 모형 및 드론 성능 모형에 기반하여 세부 지시사항 실행을 위한 비행궤적을 산출하는 단계; b-5) 상기 임무 계산 프로세스 수행부가 시설물 3D 모형 및 센서 특성 모형에 기반하여 상기 비행궤적에 따른 측정센서 작동 시나리오를 도출하는 단계; 및 b-6) 상기 임무 계산 프로세스 수행부가 측정센서 작동 시나리오를 임무 저장 DB에 저장하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 광역적으로 산재해 있는 다양한 시설물의 원격 점검을 위해 드론 관제센터 운영자가 드론의 임무를 미리 정의하여 드론을 관제함으로써, 시설물을 측정하는 드론이 있는 현장을 직접 방문하지 않고도 원격에서 드론을 운용할 수 있다. 즉, 종래의 기술에 따르면 현장에서 수행하던 임무를 드론 관제센터에서 수행하기 때문에 인력, 시간 측면에서 효율성을 증가시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 드론 관제센터가 수행하는 드론 임무정의 시스템(Mission Definition System)으로서, 임무정의 모듈을 드론 관제센터에 탑재하고, 드론제어 모듈을 드론에 탑재함으로써, 드론 임무정의 시 현장의 풍속, 드론 성능, 센서 특성 등 정보를 반영하여 시설물 점검 효율성을 증가시킬 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 각각 종래의 기술에 따른 다중 센서를 이용한 무인비행체 기반의 구조물 안전성 검사 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 종래의 기술에 따른 드론을 이용한 감시 시스템을 나타내는 도면이다.
도 3은 종래의 기술에 따른 사물인터넷 기반 센서와 무인비행체를 이용한 시설물 유지관리 시스템의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 시설물 점검을 위한 드론 관제 시스템이 적용되는 개념을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 시설물 점검을 위한 드론 관제 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 시설물 점검을 위한 드론 관제 시스템에서 임무정의 모듈 및 드론제어 모듈의 구성도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 시설물 점검을 위한 드론 관제 시스템에서 임무정의 모듈의 임무 계산 프로세스 수행부의 구체적인 구성도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 시설물 점검을 위한 드론 관제 시스템에서 드론의 구체적인 구성도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 시설물 점검을 위한 드론 관제 방법을 나타내는 동작흐름도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 시설물 점검을 위한 드론 관제 방법에서 임무 계산 프로세스를 구체적으로 나타내는 동작흐름도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 시설물 점검을 위한 드론 관제 방법이 적용되는 시설물 점검을 예시하는 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

이하, 도 5 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 시설물 점검을 위한 드론 관제 시스템을 설명하고, 도 9 내지 도 11을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 시설물 점검을 위한 드론 관제 방법을 설명한다.

[시설물 점검을 위한 드론 관제 시스템]

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 시설물 점검을 위한 드론 관제 시스템이 적용되는 개념을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 시설물 점검을 위한 드론 관제 시스템은, 드론(100), 드론 스테이션(200) 및 드론 관제센터(400)으로 이루어진 드론 관제 시스템으로서, 드론 관제센터(400)에 근무하는 운영자가 현장에 있는 드론(100)에게 명령을 지시하도록 드론 관제센터(400)에 탑재되는 임무정의 모듈(500); 및 상기 드론 관제센터(400)로부터 전송된 명령을 수행하도록 상기 드론(100)에 탑재되는 드론제어 모듈(600)을 포함한다.

여기서, 상기 임무정의 모듈(500)은 드론 관제센터(400) 운영자가 시설물 현장에 있는 드론에게 전송할 운항 및 계측 임무를 정의하는 웹-기반의 인터페이스이다.

또한, 상기 드론제어 모듈(600)은 상기 드론(100)에 탑재되며, 상기 드론 관제센터(400)로부터 정해진 프로토콜에 따라 전송된 임무를 해석하여 상기 드론(100)의 자동운항 및 자동계측을 제어한다.

이에 따라, 상기 드론 관제센터(400) 운영자는 본 발명의 실시예에 따른 시설물 점검을 위한 드론 관제 시스템에 로그인하여 드론 운항경로, 시설물 계측 지점, 활용 센서(영상센서, 적외선센서, 분광센서, 라이더 등) 종류를 정하고, 정의된 임무를 시각화하여 검토한 후, 해당 임무를 현장에 드론(100)에게, 예를 들면, 클라우드 플랫폼(LTE/5G)을 이용하여 원격 전송한다.

한편, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 시설물 점검을 위한 드론 관제 시스템의 개략적인 구성도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 시설물 점검을 위한 드론 관제 시스템은, 드론(100), 드론 스테이션(200), 드론 관제센터(400), 임무정의 모듈(500) 및 드론제어 모듈(600)을 포함한다.

드론(100)은 무인비행체로서, 시설물(300)의 점검을 위해 비행궤적에 따라 상기 시설물(300)에 근접하도록 비행하여 상기 시설물(300)의 이상 유무를 확인하도록 측정센서(140)가 시설물 영상을 촬영한다. 여기서, 상기 측정센서(140)는 상영상센서, 적외선센서, 분광센서 또는 라이더(LADAR) 센서일 수 있다.

드론 스테이션(200)은 상기 드론(100)의 배터리를 충전하기 위한 충전장치를 구비하고, 상기 드론(100)을 격납한다.

드론 관제센터(400)는 상기 드론(100)의 측정센서(140)가 측정한 데이터를 수신하여 상기 시설물(300) 점검을 수행한다

임무정의 모듈(500)은 상기 드론 관제센터(400)에 탑재되는 웹-기반의 인터페이스로서, 상기 드론 관제센터(400) 운영자가 시설물(300) 현장에 있는 드론(100)에게 전송할 운항 및 계측 임무를 정의한다. 이때, 상기 임무정의 모듈(500)은 임무 계산 프로세스 수행부(520)를 구비하여 풍속 모형, 드론 성능 모형, 시설물 3D 모형 및 센서 특성 모형에 기반하여 상기 드론(100)이 비행할 비행궤적에 따른 측정센서 작동 시나리오를 도출한다.

다시 말하면, 상기 임무정의 모듈(500)에서 가장 중요한 부분은 드론 관제센터(400) 운영자가 지시한 명령에 따라 드론(100)의 비행 및 측정 계획을 계산하는 임무계산 프로세스 수행부(520)로서, 상기 임무계산 프로세스 수행부(520)가 도출하는 비행궤적은 현장의 기상(풍속), 및 드론 성능 모형을 고려하여 설정되며, 또한, 상기 임무계산 프로세스 수행부(520)가 도출하는 측정센서 작동 시나리오는 시설물 3D 형상과 사용되는 센서의 특성을 고려하여 도출된다.

드론제어 모듈(600)은 상기 드론(100)에 탑재되며, 상기 드론 관제센터(400)로부터 정해진 프로토콜(예를 들면, MAVLINK)에 따라 전송된 임무를 해석하여 상기 드론(100)의 자동운항 및 자동계측을 제어한다.

구체적으로, 상기 드론제어 모듈(600)은 측정센서(140)의 제어 프로세스와 운항제어 프로세스로 구분되며, 이때, 측정센서 제어 프로세스는 시설물(300) 측정을 위한 센서의 위치, 각도, 측정 프레임 수 등을 제어하고, 측정결과를 저장하는 역할을 담당한다. 또한, 운항제어 프로세스는 드론 네비게이션 시스템(GPS, IMU)을 이용하여 정해진 운항경로로 비행하고, 운항경로에 대한 이력정보를 저장하는 역할을 담당한다.

한편, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 시설물 점검을 위한 드론 관제 시스템에서 임무정의 모듈 및 드론제어 모듈의 구성도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 시설물 점검을 위한 드론 관제 시스템에서 임무정의 모듈의 임무 계산 프로세스 수행부의 구체적인 구성도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 시설물 점검을 위한 드론 관제 시스템에서 임무정의 모듈(500)은 임무 정의 사용자 인터페이스(510), 임무 계산 프로세스 수행부(520), 임무 저장 DB(530) 및 통신모듈(540)을 포함하고, 또한, 드론제어 모듈(600)은 드론제어 인터페이스(610), 측정센서 제어 프로세스 수행부(620), 측정센서 작동부(630), 운항 제어 프로세스 수행부(640) 및 운항기록 및 측정 데이터 DB(650)를 포함한다.

상기 임무정의 모듈(500)의 임무 정의 사용자 인터페이스(510)는 상기 시설물(300) 점검을 위해 상기 드론(100)이 수행할 임무를 정의하도록 상기 드론 관제센터(400) 운영자에게 제공된다.

상기 임무정의 모듈(500)의 임무 계산 프로세스 수행부(520)는 드론 관제센터(400) 운영자가 지시한 명령에 따라 드론(100)의 비행 및 측정 계획을 계산한다. 여기서, 상기 임무계산 프로세스 수행부(520)는 시설물 현장의 기상(풍속) 및 드론 성능 모형을 고려하여 비행궤적을 설정하며, 시설물 3D 형상과 사용되는 센서의 특성을 고려하여 측정센서 작동 시나리오를 도출할 수 있다.

구체적으로, 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 시설물 점검을 위한 드론 관제 시스템에서 임무정의 모듈의 임무 계산 프로세스 수행부(520)는, 임무 입력부(521), 비행계획 설정부(522), 지시사항 도출부(523), 비행궤적 산출부(524), 풍속 모형 DB(525), 드론 성능 모형 DB(526), 센서 작동 시나리오 도출부(527), 시설물 3D 모형 DB(528) 및 센서 특성 모형 DB(529)을 포함한다.

임무 입력부(521)는 상기 시설물(300) 점검을 위해 드론(100)이 수행할 임무를 입력하기 위한 것으로, 상기 드론 관제센터(400) 운영자가 드론(100)이 수행할 임무를 입력할 수 있다.

비행계획 설정부(522)는 상기 임무 입력부(521)를 통해 입력된 임무 수행을 위한 비행계획을 설정한다.

지시사항 도출부(523)는 상기 비행계획 실행을 위한 세부 지시사항을 도출한다.

비행궤적 산출부(524)는 풍속 모형 및 드론 성능 모형에 기반하여 세부 지시사항 실행을 위한 비행궤적을 산출한다. 이때, 풍속 모형 DB(525)는 상기 풍속 모형을 저장하며, 드론 성능 모형 DB(526)는 상기 드론 성능 모형을 저장한다.

센서 작동 시나리오 도출부(527)는 시설물 3D 모형 및 센서 특성 모형에 기반하여 상기 비행궤적에 따른 측정센서 작동 시나리오를 도출한다. 이때, 시설물 3D 모형 DB(528)는 상기 시설물 3D 모형을 저장하고, 센서 특성 모형 DB(529)는 상기 센서 특성 모형을 저장한다.

도 6을 다시 참조하면, 상기 임무정의 모듈(500)의 임무 저장 DB(530)는 상기 임무 계산 프로세스 수행부(520)에 의해 도출된 비행궤적에 따른 측정센서 작동 시나리오를 저장한다.

상기 임무정의 모듈(500)의 통신모듈(540)은 상기 임무 저장 DB(530)에 저장된 비행궤적에 따른 측정센서 작동 시나리오를 상기 드론제어 모듈(600)에게 전송한다.

또한, 상기 드론제어 모듈(600)의 드론제어 인터페이스(610)는 무선통신망을 통해 상기 임무정의 모듈(500)의 통신모듈(540)로부터 원격 전송되는 비행임무 및 측정임무를 수신한다.

상기 드론제어 모듈(600)의 측정센서 제어 프로세스 수행부(620)는 상기 드론제어 인터페이스(610)를 통해 수신된 비행임무 및 측정임무 중에서 상기 드론(100)의 측정센서(140)를 제어하는 프로세스를 수행한다. 예를 들면, 상기 측정센서 제어 프로세스 수행부(620)는 상기 시설물(300) 측정을 위한 센서의 위치, 각도, 및 측정 프레임 수를 제어하고, 측정 결과를 저장할 수 있다.

상기 드론제어 모듈(600)의 측정센서 작동부(630)는 상기 측정센서 제어 프로세스 수행부(620)의 제어 프로세스에 따라 상기 측정센서(140)를 작동시킨다.

상기 드론제어 모듈(600)의 운항 제어 프로세스 수행부(640)는 상기 드론제어 인터페이스(610)를 통해 수신되는 비행임무 및 측정임무 중에서 상기 드론(100)의 비행 유닛(120) 운항을 제어하는 프로세스를 수행한다. 예를 들면, 상기 운항 제어 프로세스 수행부(640)는 GPS 또는 관성측정장치(IMU)을 포함하는 드론 네비게이션 시스템을 이용하여 정해진 운항경로로 비행하고, 운항경로에 대한 이력정보를 저장할 수 있다.

상기 드론제어 모듈(600)의 운항기록 및 측정 데이터 DB(650)는 상기 드론(100)의 비행 유닛(120) 운항에 따른 운항기록을 저장하고, 상기 측정센서 작동부(630)에 의해 작동되는 측정센서(140)가 측정한 데이터를 저장한다.

한편, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 시설물 점검을 위한 드론 관제 시스템에서 드론의 구체적인 구성도이다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 시설물 점검을 위한 드론 관제 시스템에서 드론(100)은, 통신모듈(110), 비행 유닛(120), GPS 모듈(130), 측정센서(140) 및 배터리(150)를 포함하며, 상기 드론제어 모듈(600)이 탑재된다.

통신모듈(110)은 상기 드론제어 모듈(600)의 제어 하에 상기 측정센서(140)에 의해 촬영된 영상신호를 상기 드론 관제센터(400)에게 무선으로 전송한다.

비행 유닛(120)은 상기 드론제어 모듈(600)의 제어 하에 상기 드론(100)을 비행시키도록 구동된다.

GPS 모듈(130)은 상기 설정된 비행궤적에 따른 상기 드론(100)의 위치를 확인하도록 설치된다.

측정센서(140)는 상기 드론제어 모듈(600)의 제어 하에 상기 시설물(300)을 촬영하여 영상신호를 생성한다. 예를 들면, 여기서, 상기 측정센서(140)는 영상센서, 적외선센서, 분광센서 또는 라이더(LADAR) 센서일 수 있다.

배터리(150)는 상기 드론제어 모듈(600), 통신모듈(110), 비행 유닛(120), GPS 모듈(130) 및 측정센서(140)에 전원을 공급한다.

여기서, 상기 드론제어 모듈(600)은 상기 드론(100)에 탑재되어, 설정된 비행궤적에 따라 상기 비행 유닛(120)을 제어하고, 상기 측정센서(140)의 구동을 제어하며, 상기 측정센서(140)에 의해 촬영된 데이터를 저장하고, 상기 측정센서(140)로부터 촬영된 데이터를 상기 통신모듈(110)을 통해 상기 드론 관제센터(400)로 전송하는 것을 제어할 수 있다.

결국, 본 발명의 실시예에 따른 시설물 점검을 위한 드론 관제 시스템의 경우, 드론 관제센터가 수행하는 드론 임무정의 시스템(Mission Definition System)으로서, 임무정의 모듈을 드론 관제센터에 탑재하고, 드론제어 모듈을 드론에 탑재함으로써, 드론 임무정의 시 현장의 풍속, 드론 성능, 센서 특성 등 정보를 반영하여 시설물 점검 효율성을 증가시킬 수 있다.

[시설물 점검을 위한 드론 관제 방법]

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 시설물 점검을 위한 드론 관제 방법을 나타내는 동작흐름도이고, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 시설물 점검을 위한 드론 관제 방법에서 임무 계산 프로세스를 구체적으로 나타내는 동작흐름도이다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 시설물 점검을 위한 드론 관제 방법은, 먼저, 드론(100)이 시설물(300)을 점검할 수 있도록 임무정의 모듈(500)을 드론 관제센터(400)에 탑재하고, 드론제어 모듈(600)을 드론(100)에 탑재한다(S110).

다음으로, 상기 드론 관제센터(400)에 탑재된 임무정의 모듈(500)의 임무 계산 프로세스 수행부(520)가 임무 계산 프로세스를 수행하여 측정센서 작동 시나리오를 임무 저장 DB(530)에 저장한다(S120). 이때, 상기 임무 계산 프로세스 수행부(520)가 풍속 모형, 드론 성능 모형, 시설물 3D 모형 및 센서 특성 모형에 기반하여 상기 드론(100)이 비행할 비행궤적에 따른 측정센서 작동 시나리오를 도출한다.

구체적으로, 도 10을 참조하면, 상기 임무정의 모듈(500)의 임무 계산 프로세스 수행부(520)가 상기 시설물(300) 점검을 위해 드론(100)이 수행할 임무를 입력하고(S121), 이후, 상기 임무 계산 프로세스 수행부(520)가 상기 S121 단계에 의하여 입력된 임무 수행을 위한 비행계획을 설정한다(S122). 다음으로, 상기 임무 계산 프로세스 수행부(520)가 상기 비행계획 실행을 위한 세부 지시사항을 도출하고(S123), 이후, 상기 임무 계산 프로세스 수행부(520)가 풍속 모형 및 드론 성능 모형에 기반하여 세부 지시사항 실행을 위한 비행궤적을 산출한다(S124). 다음으로, 상기 임무 계산 프로세스 수행부(520)가 시설물 3D 모형 및 센서 특성 모형에 기반하여 상기 비행궤적에 따른 측정센서 작동 시나리오를 도출하고(S125), 이후, 상기 임무 계산 프로세스 수행부(520)가 측정센서 작동 시나리오를 임무 저장 DB(530)에 저장한다(S126).

다음으로, 도 9를 다시 참조하면, 상기 임무정의 모듈(500)의 통신모듈(540)을 통해 임무 계산 프로세스를 상기 드론제어 모듈(600)에게 무선으로 전송한다(S130).

다음으로, 상기 드론(100)에 탑재된 드론제어 모듈(600)이 운항제어 프로세스를 수행한다(S140). 이때, 상기 드론제어 모듈(600)은 GPS 또는 관성측정장치(IMU)을 포함하는 드론 네비게이션 시스템을 이용하여 정해진 운항경로로 비행하고, 운항경로에 대한 이력정보를 저장한다.

다음으로, 상기 드론(100)에 탑재된 드론제어 모듈(600)이 측정센서 제어 프로세스를 수행한다(S150). 이때, 상기 드론제어 모듈(600)은 상기 시설물(300) 측정을 위한 센서의 위치, 각도, 및 측정 프레임 수를 제어하고, 측정 결과를 저장한다.

다음으로, 상기 드론(100)에 탑재된 드론제어 모듈(600)이 상기 시설물(300)의 점검을 위해 측정센서(140)를 작동시켜 상기 시설물(300)을 측정 또는 촬영한다(S160).

다음으로, 상기 드론(100)이 측정 데이터를 상기 드론 관제센터(400)에게 무선 전송하여 상기 시설물(300) 점검을 수행한다(S170).

한편, 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 시설물 점검을 위한 드론 관제 방법이 적용되는 시설물 점검을 예시하는 도면이다.

본 발명의 실시예에 따른 시설물 점검을 위한 드론 관제 방법의 경우, 드론을 활용하여, 도 11의 a) 내지 c)에 도시된 바와 같이 다양한 사회 기반 시설물 유지관리에 활용할 수 있다.

결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 광역적으로 산재해 있는 다양한 시설물의 원격 점검을 위해 드론 관제센터 운영자가 드론의 임무를 미리 정의하여 드론을 관제함으로써, 시설물을 측정하는 드론이 있는 현장을 직접 방문하지 않고도 원격에서 드론을 운용할 수 있다. 즉, 종래의 기술에 따르면 현장에서 수행하던 임무를 드론 관제센터에서 수행하기 때문에 인력, 시간 측면에서 효율성을 증가시킬 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 드론(무인비행체) 200: 드론 스테이션
300, 300a~300n: 시설물 400: 드론 관제센터
500: 임무정의 모듈 600: 드론제어 모듈
110: 통신모듈 120: 비행 유닛
130: GPS 모듈 140: 측정센서
150: 배터리
510: 임무 정의 사용자 인터페이스 520: 임무 계산 프로세스 수행부
530: 임무 저장 DB 540: 통신모듈
610: 드론제어 인터페이스 620: 측정센서 제어 프로세스 수행부
630: 측정센서 작동부 640: 운항 제어 프로세스 수행부
650: 운항기록 및 측정 데이터 DB
521: 임무 입력부 522: 비행계획 설정부
523: 지시사항 도출부 524: 비행궤적 산출부
525: 풍속 모형 DB 526: 드론 성능 모형 DB
527: 센서 작동 시나리오 도출부 528: 시설물 3D 모형 DB
529: 센서 특성 모형 DB

Claims

무인비행체로서, 시설물(300)의 점검을 위해 비행궤적에 따라 상기 시설물(300)에 근접하도록 비행하여 상기 시설물(300)의 이상 유무를 확인하도록 측정센서(140)가 시설물 영상을 촬영하는 드론(100);
상기 드론(100)의 배터리를 충전하기 위한 충전장치를 구비하고, 상기 드론(100)을 격납하는 드론 스테이션(200);
상기 드론(100)의 측정센서(140)가 측정한 데이터를 수신하여 상기 시설물(300) 점검을 수행하는 드론 관제센터(400);
상기 드론 관제센터(400)에 탑재되는 웹-기반의 인터페이스로서, 상기 드론 관제센터(400) 운영자가 시설물(300) 현장에 있는 드론(100)에게 전송할 운항 및 계측 임무를 정의하는 임무정의 모듈(500); 및
상기 드론(100)에 탑재되며, 상기 드론 관제센터(400)로부터 정해진 프로토콜에 따라 전송된 임무를 해석하여 상기 드론(100)의 자동운항 및 자동계측을 제어하는 드론제어 모듈(600)을 포함하되,
상기 임무정의 모듈(500)은 임무 계산 프로세스 수행부(520)를 구비하여 풍속 모형, 드론 성능 모형, 시설물 3D 모형 및 센서 특성 모형에 기반하여 상기 드론(100)이 비행할 비행궤적에 따른 측정센서 작동 시나리오를 도출하며,
상기 임무정의 모듈(500)은, 상기 시설물(300) 점검을 위해 상기 드론(100)이 수행할 임무를 정의하도록 상기 드론 관제센터(400) 운영자에게 제공되는 임무 정의 사용자 인터페이스(510); 드론 관제센터(400) 운영자가 지시한 명령에 따라 드론(100)의 비행 및 측정 계획을 계산하는 임무 계산 프로세스 수행부(520); 상기 임무 계산 프로세스 수행부(520)에 의해 도출된 비행궤적에 따른 측정센서 작동 시나리오를 저장하는 임무 저장 DB(530); 및 상기 임무 저장 DB(530)에 저장된 비행궤적에 따른 측정센서 작동 시나리오를 상기 드론제어 모듈(600)에게 전송하는 통신모듈(540)을 포함하며,
상기 드론제어 모듈(600)은, 무선통신망을 통해 상기 임무정의 모듈(500)의 통신모듈(540)로부터 원격 전송되는 비행임무 및 측정임무를 수신하는 드론제어 인터페이스(610); 상기 드론제어 인터페이스(610)를 통해 수신된 비행임무 및 측정임무 중에서 상기 드론(100)의 측정센서(140)를 제어하는 프로세스를 수행하는 측정센서 제어 프로세스 수행부(620); 상기 측정센서 제어 프로세스 수행부(620)의 제어 프로세스에 따라 상기 측정센서(140)를 작동시키는 측정센서 작동부(630); 상기 드론제어 인터페이스(610)를 통해 수신되는 비행임무 및 측정임무 중에서 상기 드론(100)의 비행 유닛(120) 운항을 제어하는 프로세스를 수행하는 운항 제어 프로세스 수행부(640); 및 상기 드론(100)의 비행 유닛(120) 운항에 따른 운항기록을 저장하고, 상기 측정센서 작동부(630)에 의해 작동되는 측정센서(140)가 측정한 데이터를 저장하는 운항기록 및 측정 데이터 DB(650)를 포함하는 시설물 점검을 위한 드론 관제 시스템.
삭제
제1항에 있어서,
상기 임무계산 프로세스 수행부(520)는 시설물 현장의 기상(풍속) 및 드론 성능 모형을 고려하여 비행궤적을 설정하며, 시설물 3D 형상과 사용되는 센서의 특성을 고려하여 측정센서 작동 시나리오를 도출하는 것을 특징으로 하는 시설물 점검을 위한 드론 관제 시스템.
제1항에 있어서, 상기 임무 계산 프로세스 수행부(520)는,
상기 시설물(300) 점검을 위해 드론(100)이 수행할 임무를 입력하기 위한 임무 입력부(521);
상기 임무 입력부(521)를 통해 입력된 임무 수행을 위한 비행계획을 설정하는 비행계획 설정부(522);
상기 비행계획 실행을 위한 세부 지시사항을 도출하는 지시사항 도출부(523);
풍속 모형 및 드론 성능 모형에 기반하여 세부 지시사항 실행을 위한 비행궤적을 산출하는 비행궤적 산출부(524);
상기 풍속 모형을 저장하는 풍속 모형 DB(525);
상기 드론 성능 모형을 저장하는 드론 성능 모형 DB(526);
시설물 3D 모형 및 센서 특성 모형에 기반하여 상기 비행궤적에 따른 측정센서 작동 시나리오를 도출하는 센서 작동 시나리오 도출부(527);
상기 시설물 3D 모형을 저장하는 시설물 3D 모형 DB(528); 및
상기 센서 특성 모형을 저장하는 센서 특성 모형 DB(529)를 포함하는 시설물 점검을 위한 드론 관제 시스템.
삭제
제1항에 있어서,
상기 측정센서 제어 프로세스 수행부(620)는 상기 시설물(300) 측정을 위한 센서의 위치, 각도, 및 측정 프레임 수를 제어하고, 측정 결과를 저장하는 것을 특징으로 하는 시설물 점검을 위한 드론 관제 시스템.
제1항에 있어서,
상기 운항 제어 프로세스 수행부(640)는 GPS 또는 관성측정장치(IMU)을 포함하는 드론 네비게이션 시스템을 이용하여 정해진 운항경로로 비행하고, 운항경로에 대한 이력정보를 저장하는 것을 특징으로 하는 시설물 점검을 위한 드론 관제 시스템.
제1항에 있어서, 상기 드론(100)은,
상기 드론제어 모듈(600)의 제어 하에 상기 시설물(300)을 촬영하여 영상신호를 생성하는 측정센서(140);
상기 드론제어 모듈(600)의 제어 하에 상기 측정센서(140)에 의해 촬영된 영상신호를 상기 드론 관제센터(400)에게 무선으로 전송하는 통신모듈(110);
상기 드론제어 모듈(600)의 제어 하에 상기 드론(100)을 비행시키도록 구동되는 비행 유닛(120);
설정된 비행궤적에 따른 상기 드론(100)의 위치를 확인하는 GPS 모듈(130); 및
상기 드론제어 모듈(600), 통신모듈(110), 비행 유닛(120), GPS 모듈(130) 및 측정센서(140)에 전원을 공급하는 배터리(150)를 포함하되,
상기 드론제어 모듈(600)은 상기 드론(100)에 탑재되어, 설정된 비행궤적에 따라 상기 비행 유닛(120)을 제어하고, 상기 측정센서(140)의 구동을 제어하며, 상기 측정센서(140)에 의해 촬영된 데이터를 저장하고, 상기 측정센서(140)로부터 촬영된 데이터를 상기 통신모듈(110)을 통해 상기 드론 관제센터(400)로 전송하는 것을 제어하는 것을 특징으로 하는 시설물 점검을 위한 드론 관제 시스템.
제8항에 있어서,
상기 측정센서(140)는 영상센서, 적외선센서, 분광센서 또는 라이더(LADAR) 센서인 것을 특징으로 하는 시설물 점검을 위한 드론 관제 시스템.
a) 드론(100)이 시설물(300)을 점검할 수 있도록 임무정의 모듈(500)을 드론 관제센터(400)에 탑재하고, 드론제어 모듈(600)을 드론(100)에 탑재하는 단계;
b) 상기 드론 관제센터(400)에 탑재된 임무정의 모듈(500)의 임무 계산 프로세스 수행부(520)가 임무 계산 프로세스를 수행하여 측정센서 작동 시나리오를 임무 저장 DB(530)에 저장하는 단계;
c) 상기 임무정의 모듈(500)의 통신모듈(540)을 통해 임무 계산 프로세스를 상기 드론제어 모듈(600)에게 무선으로 전송하는 단계;
d) 상기 드론(100)에 탑재된 드론제어 모듈(600)이 운항제어 프로세스를 수행하는 단계;
e) 상기 드론(100)에 탑재된 드론제어 모듈(600)이 측정센서 제어 프로세스를 수행하는 단계;
f) 상기 드론(100)에 탑재된 드론제어 모듈(600)이 상기 시설물(300)의 점검을 위해 측정센서(140)를 작동시켜 상기 시설물(300)을 측정 또는 촬영하는 단계; 및
g) 상기 드론(100)이 측정 데이터를 상기 드론 관제센터(400)에게 무선 전송하여 상기 시설물(300) 점검을 수행하는 단계를 포함하되,
상기 b) 단계의 임무 계산 프로세스 수행부(520)가 풍속 모형, 드론 성능 모형, 시설물 3D 모형 및 센서 특성 모형에 기반하여 상기 드론(100)이 비행할 비행궤적에 따른 측정센서 작동 시나리오를 도출하며,
상기 a) 단계의 드론제어 모듈(600)은, 무선통신망을 통해 상기 임무정의 모듈(500)의 통신모듈(540)로부터 원격 전송되는 비행임무 및 측정임무를 수신하는 드론제어 인터페이스(610); 상기 드론제어 인터페이스(610)를 통해 수신된 비행임무 및 측정임무 중에서 상기 드론(100)의 측정센서(140)를 제어하는 프로세스를 수행하는 측정센서 제어 프로세스 수행부(620); 상기 측정센서 제어 프로세스 수행부(620)의 제어 프로세스에 따라 상기 측정센서(140)를 작동시키는 측정센서 작동부(630); 상기 드론제어 인터페이스(610)를 통해 수신되는 비행임무 및 측정임무 중에서 상기 드론(100)의 비행 유닛(120) 운항을 제어하는 프로세스를 수행하는 운항 제어 프로세스 수행부(640); 및 상기 드론(100)의 비행 유닛(120) 운항에 따른 운항기록을 저장하고, 상기 측정센서 작동부(630)에 의해 작동되는 측정센서(140)가 측정한 데이터를 저장하는 운항기록 및 측정 데이터 DB(650)를 포함하는 시설물 점검을 위한 드론 관제 방법.
제10항에 있어서, 상기 b) 단계는,
b-1) 상기 임무정의 모듈(500)의 임무 계산 프로세스 수행부(520)가 상기 시설물(300) 점검을 위해 드론(100)이 수행할 임무를 입력하는 단계;
b-2) 상기 임무 계산 프로세스 수행부(520)가 상기 b-1) 단계에 의하여 입력된 임무 수행을 위한 비행계획을 설정하는 단계;
b-3) 상기 임무 계산 프로세스 수행부(520)가 상기 비행계획 실행을 위한 세부 지시사항을 도출하는 단계;
b-4) 상기 임무 계산 프로세스 수행부(520)가 풍속 모형 및 드론 성능 모형에 기반하여 세부 지시사항 실행을 위한 비행궤적을 산출하는 단계;
b-5) 상기 임무 계산 프로세스 수행부(520)가 시설물 3D 모형 및 센서 특성 모형에 기반하여 상기 비행궤적에 따른 측정센서 작동 시나리오를 도출하는 단계; 및
b-6) 상기 임무 계산 프로세스 수행부(520)가 측정센서 작동 시나리오를 임무 저장 DB(530)에 저장하는 단계를 포함하는 시설물 점검을 위한 드론 관제 방법.
제10항에 있어서, 상기 a) 단계의 임무정의 모듈(500)은,
상기 시설물(300) 점검을 위해 상기 드론(100)이 수행할 임무를 정의하도록 상기 드론 관제센터(400) 운영자에게 제공되는 임무 정의 사용자 인터페이스(510);
드론 관제센터(400) 운영자가 지시한 명령에 따라 드론(100)의 비행 및 측정 계획을 계산하는 임무 계산 프로세스 수행부(520);
상기 임무 계산 프로세스 수행부(520)에 의해 도출된 비행궤적에 따른 측정센서 작동 시나리오를 저장하는 임무 저장 DB(530); 및
상기 임무 저장 DB(530)에 저장된 비행궤적에 따른 측정센서 작동 시나리오를 상기 드론제어 모듈(600)에게 전송하는 통신모듈(540)을 포함하는 시설물 점검을 위한 드론 관제 방법.
제12항에 있어서,
상기 임무계산 프로세스 수행부(520)는 시설물 현장의 기상(풍속) 및 드론 성능 모형을 고려하여 비행궤적을 설정하며, 시설물 3D 형상과 사용되는 센서의 특성을 고려하여 측정센서 작동 시나리오를 도출하는 것을 특징으로 하는 시설물 점검을 위한 드론 관제 방법.
제12항에 있어서, 상기 임무 계산 프로세스 수행부(520)는,
상기 시설물(300) 점검을 위해 드론(100)이 수행할 임무를 입력하기 위한 임무 입력부(521);
상기 임무 입력부(521)를 통해 입력된 임무 수행을 위한 비행계획을 설정하는 비행계획 설정부(522);
상기 비행계획 실행을 위한 세부 지시사항을 도출하는 지시사항 도출부(523);
풍속 모형 및 드론 성능 모형에 기반하여 세부 지시사항 실행을 위한 비행궤적을 산출하는 비행궤적 산출부(524);
상기 풍속 모형을 저장하는 풍속 모형 DB(525);
상기 드론 성능 모형을 저장하는 드론 성능 모형 DB(526);
시설물 3D 모형 및 센서 특성 모형에 기반하여 상기 비행궤적에 따른 측정센서 작동 시나리오를 도출하는 센서 작동 시나리오 도출부(527);
상기 시설물 3D 모형을 저장하는 시설물 3D 모형 DB(528); 및
상기 센서 특성 모형을 저장하는 센서 특성 모형 DB(529)를 포함하는 시설물 점검을 위한 드론 관제 방법.
삭제
제10항에 있어서,
상기 측정센서 제어 프로세스 수행부(620)는 상기 시설물(300) 측정을 위한 센서의 위치, 각도, 및 측정 프레임 수를 제어하고, 측정 결과를 저장하는 것을 특징으로 하는 시설물 점검을 위한 드론 관제 방법.
제10항에 있어서,
상기 운항 제어 프로세스 수행부(640)는 GPS 또는 관성측정장치(IMU)을 포함하는 드론 네비게이션 시스템을 이용하여 정해진 운항경로로 비행하고, 운항경로에 대한 이력정보를 저장하는 것을 특징으로 하는 시설물 점검을 위한 드론 관제 방법.
제10항에 있어서, 상기 드론(100)은,
상기 드론제어 모듈(600)의 제어 하에 상기 시설물(300)을 촬영하여 영상신호를 생성하는 측정센서(140);
상기 드론제어 모듈(600)의 제어 하에 상기 측정센서(140)에 의해 촬영된 영상신호를 상기 드론 관제센터(400)에게 무선으로 전송하는 통신모듈(110);
상기 드론제어 모듈(600)의 제어 하에 상기 드론(100)을 비행시키도록 구동되는 비행 유닛(120);
설정된 비행궤적에 따른 상기 드론(100)의 위치를 확인하는 GPS 모듈(130); 및
상기 드론제어 모듈(600), 통신모듈(110), 비행 유닛(120), GPS 모듈(130) 및 측정센서(140)에 전원을 공급하는 배터리(150)를 포함하되,
상기 드론제어 모듈(600)은 상기 드론(100)에 탑재되어, 설정된 비행궤적에 따라 상기 비행 유닛(120)을 제어하고, 상기 측정센서(140)의 구동을 제어하며, 상기 측정센서(140)에 의해 촬영된 데이터를 저장하고, 상기 측정센서(140)로부터 촬영된 데이터를 상기 통신모듈(110)을 통해 상기 드론 관제센터(400)로 전송하는 것을 제어하는 것을 특징으로 하는 시설물 점검을 위한 드론 관제 방법.
제18항에 있어서,
상기 측정센서(140)는 영상센서, 적외선센서, 분광센서 또는 라이더(LADAR) 센서인 것을 특징으로 하는 시설물 점검을 위한 드론 관제 방법.