KR102259515B1 - 지하관로 유지보수를 위한 증강현실시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지하관로 유지보수를 위한 증강현실시스템에 있어서, 전반적으로 시스템을 관리하는 제어부(30)와, GIS데이터를 서버(10)에 저장하는 GIS데이터저장부(40)와, 지하관로의 정보를 확인하고자 하는 장소의 주위영상을 무선단말기(20)에 의해 촬영하는 영상촬영부(50)와, 무선단말기(20)에 의해 촬영된 실시간 영상에 포함된 도로, 건물과 같은 영상정보를 분석하는 영상분석부(60)와, 무선단말기(20)의 GPS 위치정보를 통해 실시간으로 촬영된 영상의 위치를 확인하는 촬영위치확인부(70)와, 실시간 촬영된 영상에 GIS데이터의 정보를 제공하기 위해 서버(10)에 저장된 GIS데이터를 무선단말기(20)로 수신하는 GIS데이터수신부(80)와, 무선단말기(20)에 의해 촬영된 영상에 GIS데이터수신부(80)를 통해 수신된 지하관로의 정보가 오버랩되도록하는 증강현실영상합성부(90)와, 상기 증강현실영상합성부(90)에 의해 합성된 증강현실영상을 무선단말기(20)를 통해 제공하여 작업자가 설치된 지하관로의 정보를 시각적으로 확인할 수 있도록 하는 증강현실영상제공부(100)로 구성되어 GIS데이터를 공사현장에서 촬영된 실시간 영상에 합성하여 제공함으로써 지하에 매설된 관로의 매설위치, 설정 데이터, 설치 이력과 같은 지하관로의 매설정보를 증강현실을 통해 시각적으로 작업자에게 보여줌으로써 지하관로의 유지보수가 용이한 효과가 있다.

Description

지하관로 유지보수를 위한 증강현실시스템{AUGMENTED REALITY SYSTEM FOR MAINTENANCE OF UNDERGROUND PIPELINE}

본 발명은 지하에 매설되어 있는 관로들을 관리하기 위한 증강현실시스템에 관한 것이다.

도시화가 급속하게 진행되면서 전기, 통신, 상하수도 등의 기반시설 확충을 위하여, 상하수도관, 도시가스 공급관, 전기 및 통신선로 등의 설치가 급증하고 있 는 추세에 있다. 이러한 설비들은 미관이나 설비보호로 인해 대부분 지중에 매립되고 있다. 그러나 이러한 지하매설물의 위치나 깊이에 대한 정보가 잘 갖추어지지 않고 시각을 통해 그 위치나 상태를 파악하기 어렵기 때문에, 지하매설물의 유지관리에 어렵다.

또한, 새로운 지하매설물을 설치하거나 건축물을 시공할 때, 기존 지하매설물의 위치를 정확히 파악하기 위하여 시간 및 비용이 증가되고, 정확히 파악하지 못할 때는 공사중에 기존 지하매설물을 파괴하거나 이로 인해 작업자의 안전에도 위험하게 된다.

종래에는 지하매설물의 위치를 파악하기 위하여, 지면 위에서 지하의 매설물을 탐지하기 위하여, 매질로서의 지반에 전자파나, 초음파, 초고주파 등을 전파시킨 후 매질 및 매설물을 통해 전파되어온 파장 변화를 탐지하는 방법들이 사용되었다.

그러나 이러한 종래의 기술은 측량된 파장의 주파수의 분석에 의해 지하매설물의 위치를 파악하는 것이므로, 분석을 위해 푸리에 변환, 오차 보정, 기능진단 테스트 등 복잡하고 난해한 알고리즘을 만들어 적용하여야 하고, 이러한 처리를 위해 고가의 장비가 필요하게 된다는 문제점이 있다.

국내공개특허 제10-2014-0133952호, '지하매설물 관리 시스템 및 방법'

본 발명의 목적은 GIS 데이터를 이용하여 지하에 매설된 관로의 매설위치와 같은 정보를 시각적으로 쉽게 파악할 수 있도록 하여 유지보수가 용이하도록 하면서 공사현장에서 발생할 수 있는 지하관로의 파손을 방지할 수 있도록 하는 지하관로 유지보수를 위한 증강현실시스템 및 이를 이용한 지하관로 유지보수방법을 제공하는데에 있다.

상기의 목적에 따른 본 발명은 지하관로 유지보수를 위한 증강현실시스템에 있어서, 전반적으로 시스템을 관리하는 제어부(30)와, GIS데이터를 서버(10)에 저장하는 GIS데이터저장부(40)와, 지하관로의 정보를 확인하고자 하는 장소의 주위영상을 무선단말기(20)에 의해 촬영하는 영상촬영부(50)와, 무선단말기(20)에 의해 촬영된 실시간 영상에 포함된 도로, 건물과 같은 영상정보를 분석하는 영상분석부(60)와, 무선단말기(20)의 GPS 위치정보를 통해 실시간으로 촬영된 영상의 위치를 확인하는 촬영위치확인부(70)와, 실시간 촬영된 영상에 GIS데이터의 정보를 제공하기 위해 서버(10)에 저장된 GIS데이터를 무선단말기(20)로 수신하는 GIS데이터수신부(80)와, 무선단말기(20)에 의해 촬영된 영상에 GIS데이터수신부(80)를 통해 수신된 지하관로의 정보가 오버랩되도록하는 증강현실영상합성부(90)와, 상기 증강현실영상합성부(90)에 의해 합성된 증강현실영상을 무선단말기(20)를 통해 제공하여 작업자가 설치된 지하관로의 정보를 시각적으로 확인할 수 있도록 하는 증강현실영상제공부(100)로 구성됨을 특징으로 한다.

본 발명은 GIS 데이터를 공사현장에서 촬영된 실시간 영상에 합성하여 제공함으로써 지하에 매설된 관로의 매설위치, 설정 데이터, 설치 이력과 같은 지하관로의 매설정보를 증강현실을 통해 시각적으로 작업자에게 보여줌으로써 지하관로의 유지보수가 용이한 효과가 있다.

또한, 공사현장에서 지하에 매설된 관로의 위치를 외부에서도 정확하게 파악할 수 있어 지하관로와 같은 지하매설물의 파손사고를 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1 내지 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 지하관로 유지보수를 위한 증강현실시스템을 설명하는 블록도,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 증강현실시스템을 이용한 지하관로 유지보수방법을 설명하는 흐름도이다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.

도 1은 내지 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 지하관로 유지보수를 위한 증강현실시스템의 구성을 설명하는 블록도이다.

본 발명의 지하관로 유지보수를 위한 증강현실시스템은 전반적으로 시스템을 관리하는 제어부(30)와, GIS데이터를 서버(10)에 저장하는 GIS데이터저장부(40)와, 지하관로의 정보를 확인하고자 하는 장소의 주위영상을 무선단말기(20)에 의해 촬영하는 영상촬영부(50)와, 무선단말기(20)에 의해 촬영된 실시간 영상에 포함된 도로, 건물과 같은 영상정보를 분석하는 영상분석부(60)와, 무선단말기(20)의 GPS 위치정보를 통해 실시간으로 촬영된 영상의 위치를 확인하는 촬영위치확인부(70)와, 실시간 촬영된 영상에 GIS데이터의 정보를 제공하기 위해 서버(10)에 저장된 GIS데이터를 무선단말기(20)로 수신하는 GIS데이터수신부(80)와, 무선단말기(20)에 의해 촬영된 영상에 GIS데이터수신부(80)를 통해 수신된 지하관로의 정보가 오버랩되도록하는 증강현실영상합성부(90)와, 상기 증강현실영상합성부(90)에 의해 합성된 증강현실영상을 무선단말기(20)를 통해 제공하여 작업자가 설치된 지하관로의 정보를 시각적으로 확인할 수 있도록 하는 증강현실영상제공부(100)로 구성된다.

상기 GIS데이터저장부(40)는 다양한 종류의 GIS데이터를 서버(10)에 저장하고 무선단말기(20)에 의한 GIS데이터의 요청시에 이를 제공하게 된다.

GIS(Geographic Information System)은 일반지도와 같은 지형정보와 함께 지하시설물 등 관련 정보를 인공위성으로 수집, 컴퓨터로 작성해 검색, 분석할 수 있도록 한 복합적인 지리정보시스템으로, 최근 들어 국토계획 및 도시계획, 수자원관리, 통신, 교통망 가설, 토지관리, 지하매설물 설치 등의 분야에서 필요성이 높아지고 있는 것이다.

본 발명에서는 다양한 GIS데이터 중에서 지하관로의 정보에 관한 데이터를 저장하게 되며, 저장된 지하관로의 GIS데이터를 무선단말기(20)로 전송하여 이를 시각적으로 작업자가 확인할 수 있도록 증강현실로 제공하게 된다.

이때, 상기 GIS데이터저장부(40)는 저장된 다양한 GIS데이터 중에서 지하관로의 정보에 해당하는 GIS데이터를 추출하여 관리하면서 사용된 이력이 있는 GIS데이터를 별도로 관리하여 동일 GIS데이터의 재요청시에 이를 즐겨찾기 기능으로 제공하여 즉시 무선단말기(20)에 제공될 수 있도록 하는 GIS데이터관리부(42)가 포함될 수 있다.

앞서 설명하였듯이 GIS데이터는 다양한 종류의 정보들이 포함되어 있으며, 이중에서 지하관로의 설치위치, 유지보수이력과 같은 GIS데이터 정보만을 추출하여 저장, 관리하게 된다.

또한, 무선단말기(20)를 통해 증강현실 영상을 실시간으로 제공하기 위해 이전에 사용되었던 GIS데이터를 즐겨찾기 형태로 별도 저장하여 관리함으로써 같은 위치의 지하관로의 정보를 확인하는 경우 즉각적으로 GIS데이터를 제공할 수 있도록 한다.

상기 영상촬영부(50)는 지하관로의 정보를 확인하고자 하는 위치에서 무선단말기(20)를 통해 현장의 영상을 촬영하는 것으로, 촬영된 영상은 동영상이거나 정지된 사진영상일 수 있다.

무선단말기(20)를 통해 실시간으로 촬영되는 영상은 영상분석부(60)를 통해 촬영된 영상 내에 존재하는 도로와 건물의 위치정보와 함께 촬영된 영상의 촬영방향과 같은 방향정보를 분석하여 GIS데이터의 오버랩시 지하관로의 매설위치를 정확하게 확인할 수 있게 된다.

촬영된 영상 내에서의 도로와 건물의 위치정보는 사물인식기술을 통해 영상내에 포함된 도로와 건물을 인식하여 분석하게 되며, 방향정보는 무선단말기(20)의 지자기 센서 기능을 활용하여 분석할 수 있다.

상기 촬영위치확인부(70)는 무선단말기(20)에 의해 촬영된 위치를 파악하여 GIS데이터 중에서 해당 위치의 지하관로 정보를 수신할 수 있도록 하며, 무선단말기(20)의 GPS정보를 통해 촬영위치를 파악하게 된다.

상기 GIS데이터수신부(80)는 무선단말기(20)에 의해 촬영된 영상에 GIS데이터저장부(40)에 저장된 지하관로의 정보를 제공하기 위해 GIS데이터를 수신하는 것이며, 무선단말기(20)에 의한 영상촬영 후 GIS데이터의 수신을 요청하여 GIS데이터저장부(40)로부터 지하관로의 정보를 수신하게 된다.

이때, 수신되는 GIS데이터는 앞서 설명한 무선단말기(20)에 의한 GPS정보를 통해 인근 지역의 GIS데이터만을 수신하게 되며, 이는 수신범위설정부(82)에 의해 지정될 수 있다.

수신범위설정부(82)는 무선단말기(20)에서 GIS데이터를 수신하는 경우 넓은 지역의 정보를 모두 수신하게 되어 데이터 처리비용과 시간이 많이 소요되는 것을 방지하기 위한 것이며, 이미 설정된 무선단말기(20)의 GPS정보를 바탕으로 미리 설정된 범위 내의 GIS데이터만 수신될 수 있도록 범위를 설정한다.

예를 들어, 설정되는 GIS데이터 수신범위는 무선단말기(20)의 GPS정보를 기초로 하여 인근 수십미터 내지 수백미터 또는 시,군,구 단위의 반경 내의 GIS데이터 정보만이 수신되도록 설정할 수 있다.

설정되는 범위는 사용자에 의해 임의로 설정될 수 있으며, 설정범위와 함께 수신되는 GIS데이터의 종류도 설정할 수 있다.

GIS데이터에 저장된 지하관로의 정보는 매설위치, 매설이력, 유지보수이력, 관로의 종류, 직경의 크기, 관리정보 등과 같이 다양하며, 이중에서 사용자의 필요에 따라 수신하고자 하는 지하관로의 정보를 선택적으로 수신할 수 있도록 함으로써 GIS데이터를 수신하기 위한 시간과 비용을 절감할 수 있게 된다.

상기 증강현실영상합성부(90)는 무선단말기(20)를 통해 촬영되는 실시간 영상에 GIS데이터수신부(80)를 통해 수신된 GIS데이터를 합성하는 것으로, 촬영된 동영상이나 사진영상 위에 가상의 GIS데이터 정보가 오버랩되도록 한다.

상기 증강현실영상제공부(100)는 증강현실영상합성부(90)를 통해 합성된 GIS데이터를 사용자가 시각적으로 확인할 수 있도록 무선단말기(20)의 디스플레이를 통해 제공될 수 있도록 한다.

제공되는 증강현실영상에는 영상정보인 지하관로의 매설위치, 매설방향과 함께 문자정보인 매설이력, 유지보수이력, 관로의 크기, 관로의 종류, 사용용도 등과 같은 정보가 제공될 수 있으며, 상기의 영상정보는 앞서 설명하였듯이 수신범위설정부(82)에 의해 설정된 GIS데이터만이 제공되도록 설정할 수 있다.

본 발명에서는 증강현실영상제공부(100)를 통해 제공되는 GIS데이터를 통해 지하매설물 공사를 진행하면서 변경되거나 오류가 있는 GIS데이터가 증강현실영상에 즉시 반영될 수 있도록 증강현실영상에 표시되는 GIS데이터 정보를 사용자에 의해 수정할 수 있도록 하는 합성영상수정부(110)가 구성될 수 있다.

상기 합성영상수정부(110)는 무선단말기(20)에 의해 지하관로의 정보를 증강현실영상을 통해 제공받아 이를 바탕으로 지하매설물의 공사를 진행하면서 변경된 지하관로의 정보와, 저장된 GIS데이터와 실제 지하관로 정보와의 오차를 수정한 데이터가 기존의 GIS데이터에 반영되도록 하여 정확한 GIS데이터가 관리될 수 있도록 하는 변경정보저장부(112)가 포함될 수 있다.

지하관로의 공사시 새로운 지하관로를 추가로 설치하거나 기존에 설치된 지하관로를 제거하고 새로운 지하관로를 설치하는 등 지하관로의 정보가 변경될 수 있으며, 변경된 정보를 다시 GIS데이터에 저장함과 함께 이전 지하관로의 공사 후 수정되지 못한 GIS데이터를 사용자가 확인하고 수정하여 저장함으로써 GIS데이터의 신뢰성을 높일 수 있는 것이다.

본 발명에서는 촬영된 영상 내에 존재하는 도로와 건물을 터치화면을 통해 선택하면 선택된 도로와 건물에 연계된 지하관로의 정보를 제공하는 선택정보제공부(120)가 포함되어 구성될 수 있다.

이는 무선단말기(20)의 디스플레이를 통해 제공되는 증강현실영상에서 특정 도로나 건물에 연계되어 있는 지하관로의 정보만을 파악하기 위해 터치화면을 선택하게 되면 선택된 도로나 건물에 관련된 GIS데이터만이 증강현실영상에 제공되도록 함으로써 복잡하게 설치된 지하관로 중에서 사용자가 필요한 GIS데이터만을 구분하여 제공받을 수 있는 것이다.

이하에서는 도 3을 참조하여 지하관로 유지보수를 위한 증강현실시스템을 이용한 지하관로 유지보수방법을 설명한다.

먼저, 제공되는 GIS데이터를 서버(10)에 저장하여 관리하게 되며, 이때 다양한 종류의 GIS데이터 중에서 지하관로와 관련된 데이터를 추출하여 저장하여 관리한다.

또한, 자주 사용되는 특정지역의 GIS데이터를 즐겨찾기 형태로 제공할 수 있도록 관리하여 본 발명에서와 같이 작업현장에서 실시간으로 촬영되는 영상에 GIS데이터를 증강현실영상으로 제공되는 과정에서 즉각적인 GIS데이터 제공이 가능하게 된다.

서버(10)에 GIS데이터가 저장된 상태에서 사용자가 소지한 무선단말기(20)에 의해 실시간 영상을 촬영하게 되며, 촬영된 영상은 동영상이나 사진영상일 수 있다.

촬영된 영상은 영상분석을 통해 GPS위치, 도로의 위치와 방향, 건물의 위치, 촬영된 영상의 수평상태 등 같은 영상정보를 분석하게 되며, 분석된 영상정보를 통해 실제 촬영된 영상에 GIS데이터의 오버랩시 지하관로의 매설위치를 정확하게 알려줄 수 있게 된다.

무선단말기(20)에 의해 촬영된 영상을 분석한 후 무선단말기(20)에 의해 서버(10)에 저장된 GIS데이터를 요청하여 수신하게 된다.

이때, 서버(10)는 무선단말기(20)의 요청시 촬영된 영상의 GPS정보를 통해 GIS데이터를 선택적으로 무선단말기(20)에 송신하거나 무선단말기(20)의 요청에 의해 필요한 GIS데이터만을 선별하여 송신할 수 있다.

선택적으로 송신되는 GIS데이터는 설정범위나 GIS데이터의 종류일 수 있다.

GIS데이터 설정범위는 무선단말기(20)의 GPS정보를 기초로 하여 인근 수십미터 내지 수백미터 또는 시,군,구 단위의 반경 내의 GIS데이터 정보만이 수신되도록 설정할 수 있다.

설정되는 범위는 무선단말기(20)에 의해 미리 설정될 수 있으며, 설정범위와 함께 수신되는 GIS데이터의 종류도 설정할 수 있다.

GIS데이터에 저장된 지하관로의 정보는 매설위치, 매설이력, 유지보수이력, 관로의 종류, 직경의 크기, 관리정보 등과 같이 다양하며, 이중에서 무선단말기(20)에 미리 설정된 지하관로의 정보를 선택적으로 수신할 수 있도록 함으로써 GIS데이터를 수신하기 위한 시간과 비용을 절감할 수 있게 된다.

GIS데이터를 수신한 무선단말기(20)는 GIS데이터를 촬영된 영상에 합성하여 증강현실영상을 통해 사용자가 지하관로의 정보를 시각적으로 확인가능하도록 제공하며, 촬영된 동영상이나 사진영상 위에 가상의 GIS데이터 정보가 오버랩되도록 한다.

무선단말기(20)는 지하관로의 GIS데이터를 증강현실영상을 통해 제공하면서 변경된 GIS데이터를 서버(10)에 송신하여 저장할 수 있으며, 제공되는 지하관로의 정보와 실제 설치된 지하관로의 오류를 수정하여 저장하게 된다.

변경되거나 오류가 수정된 GIS데이터는 관로의 설치위치와 방향 등과 같은 3D모델링 데이터이거나 관로의 크기, 용도, 종류 등과 같은 문자 데이터일 수 있으며, 새로운 지하관로가 설치되어 변경되거나 제공되는 GIS데이터와 실제 매설된 지하관로의 오차를 수정하여 이를 서버(10)에 업데이트함으로써 차후 GIS데이터의 수신시 정확한 정보를 통해 공사작업이 이루어질 수 있도록 한다.

상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위 및 그 특허청구범위와 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.

(10)-- 서버 (20)-- 무선단말기
(30)-- 제어부 (40)-- GIS데이터저장부
(42)-- GIS데이터관리부 (50)-- 실시간영상촬영부
(60)-- 영상분석부 (70)-- 촬영위치확인부
(80)-- GIS데이터수신부 (82)-- 수신범위설정부
(90)-- 증강현실영상합성부 (100)-- 증강현실영상제공부
(110)-- 합성영상수정부 (112)-- 변경정보저장부
(120)-- 선택정보제공부

Claims (5)

1. 지하관로 유지보수를 위한 증강현실시스템에 있어서,
   전반적으로 시스템을 관리하는 제어부(30)와,
   지하관로의 설치위치, 유지보수이력과 같은 GIS데이터를 서버(10)에 저장하는 GIS데이터저장부(40)와,
   상기 GIS데이터저장부(40)에 저장된 다양한 GIS데이터 중에서 지하관로의 정보에 해당하는 GIS데이터를 추출하여 관리하면서 사용된 이력이 있는 GIS데이터를 별도로 관리하여 동일 GIS데이터의 재요청시에 이를 즐겨찾기 기능으로 제공하여 즉시 무선단말기(20)에 제공될 수 있도록 하는 GIS데이터관리부(42)와,
   지하관로의 정보를 확인하고자 하는 장소의 주위영상을 무선단말기(20)에 의해 촬영하는 영상촬영부(50)와,
   무선단말기(20)에 의해 촬영된 실시간 영상에 포함된 도로, 건물과 같은 영상정보를 분석하는 영상분석부(60)와,
   무선단말기(20)의 GPS 위치정보를 통해 실시간으로 촬영된 영상의 위치를 확인하는 촬영위치확인부(70)와,
   실시간 촬영된 영상에 GIS데이터의 정보를 제공하기 위해 서버(10)에 저장된 GIS데이터를 무선단말기(20)로 수신하는 GIS데이터수신부(80)와,
   무선단말기(20)에서 GIS데이터를 수신하는 경우 넓은 지역의 정보를 모두 수신하게 되면 데이터 처리비용과 시간이 많이 소요되는 것을 방지하기 위해 설정된 무선단말기(20)의 GPS정보를 바탕으로 미리 설정된 범위 내의 GIS데이터만 수신될 수 있도록 범위를 설정하는 수신범위설정부(82)와,
   무선단말기(20)에 의해 촬영된 영상에 GIS데이터수신부(80)를 통해 수신된 지하관로의 정보가 오버랩되도록하는 증강현실영상합성부(90)와,
   상기 증강현실영상합성부(90)에 의해 합성된 지하관로의 매설위치, 매설방향과 함께 문자정보인 매설이력, 유지보수이력, 관로의 크기, 관로의 종류, 사용용도를 포함하는 증강현실영상을 무선단말기(20)를 통해 제공하여 작업자가 설치된 지하관로의 정보를 시각적으로 확인할 수 있도록 하는 증강현실영상제공부(100)와,
   증강현실영상제공부(100)를 통해 제공되는 GIS데이터를 통해 지하매설물 공사를 진행하면서 변경되거나 오류가 있는 GIS데이터가 증강현실영상에 즉시 반영될 수 있도록 증강현실영상에 표시되는 GIS데이터 정보를 사용자에 의해 수정할 수 있도록 하는 합성영상수정부(110)와,
   무선단말기(20)에 의해 지하관로의 정보를 증강현실영상을 통해 제공받아 이를 바탕으로 지하매설물의 공사를 진행하면서 변경된 지하관로의 정보와, 저장된 GIS데이터와 실제 지하관로 정보와의 오차를 수정한 데이터가 기존의 GIS데이터에 반영되도록 하여 정확한 GIS데이터가 관리될 수 있도록 하는 변경정보저장부(112)와,
   촬영된 영상 내에 존재하는 도로와 건물을 터치화면을 통해 선택하면 선택된 도로와 건물에 연계된 지하관로의 정보를 제공하는 선택정보제공부(120)로 구성됨을 특징으로 하는 지하관로 유지보수를 위한 증강현실시스템.
   
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