KR102266990B1 - 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템 - Google Patents
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Abstract
콘크리트 도상, 레일 또는 변압기와 같은 철도시설물의 성능평가를 위해 인력에 의해 선로점검을 수행하되, 증강현실(Augmented Reality: AR) 기반으로 철도시설물 점검업무를 효율적으로 관리할 수 있고, 또한, 증강현실(AR) 기반으로 철도시설물 점검업무를 관리함으로써, 전체 선로구간에 대한 철도시설물 성능평가 데이터베이스를 구축하고, 점검자가 신속 정밀하게 선로점검을 수행할 수 있는, 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템이 제공된다.
Description
본 발명은 철도시설물 점검업무 관리 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 콘크리트 도상, 레일 또는 변압기와 같은 철도시설물의 성능평가를 위해 증강현실(Augmented Reality: AR) 기반으로 철도시설물 점검업무를 관리하는 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 궤도(Track)는 열차를 정해진 길로 유도하는 역할을 할뿐만 아니라 하부로 전달되는 열차의 하중을 완화시켜 하부 구조물을 보호하는 역할을 수행한다. 또한, 열차의 주행 안정성 및 승차감은 궤도의 성능에 따라 직접적인 영향을 받으며, 철도 환경 소음 및 진동의 대부분은 궤도와 차륜의 상호작용에 의해 발생한다. 따라서 궤도는 전체 철도 시스템의 안정성, 경제성 및 쾌적성에 직접적인 영향을 주는 주요 요인이라고 할 수 있다.
그러나 궤도는 열차의 통과에 의해 미소한 영구변형이 일어나며 시간이 지날수록 이러한 변형이 누적되어 주행노면에 틀림을 발생시킨다. 특히, 궤도는 고속으로 주행함에 따라 작용하는 과대한 열차 하중에 비해 간단한 구조로 이루어져 있으므로 일반 구조물에 비해 재료의 열화에 따른 부재의 갱환 등을 비교적 빈번하게 수행해야 하는 계속적인 보수를 전제로 하는 특수한 구조물이다.
이미 궤도 보수 업무의 많은 부분을 차지하는 궤도 틀림의 보수에 있어서, 이미 궤도 검측차가 실용화되고 정기적으로 궤도의 상태를 검측하여 정해진 평가 기준을 기초로 하여 보수의 투입이 행해져 왔다. 이것은 어느 의미에서는 상태 감시 보전에 가까운 보수 체계라고 할 수 있다. 그러나 보수 투입의 우선도와 투입량에 관해서는 데이터의 뒷받침이 부족하고 동원 가능한 보수 노력을 특이치의 관리에 우선적으로 투입하는 것 이외에는 나머지 노동 자원을 경험과 직감에 따라 순차적으로 배분하는 실정이다.
또한, 철도에 있어 선로의 역할은 선형(Line form)에 정해진 차륜 주행로를 확실하게 실현하는 것이지만, 현실에서는 이와 달리 오차가 발생한다. 즉, 궤도는 열차를 지지하고 원활하게 유도하는 역할을 수행하고 있지만, 열차의 반복적인 하중을 받게 되면 차차 궤도의 변형이 일어나 궤도차량 주행면의 부정합을 일으키게 되는데, 이를 궤도 틀림(track irregularity)이라 한다.
이러한 궤도 틀림은 궤도차량의 고속화에 따라 작은 궤도 틀림으로도 큰 사고로 이어질 가능성이 커지고 있다. 예를 들면, 궤도 틀림이 커지면 열차의 요동이 증대되고 승객의 승차감이 악화되며, 이러한 궤도 틀림이 커지거나 다른 궤도 틀림과 함께 복합 틀림이 발생하면 열차의 탈선을 일으킬 수도 있다. 따라서 궤도 틀림의 측정은 철도 수송의 안정성 확보에 있어서 매우 중요한 요인이 되고 있으며, 철도의 유지관리 및 보수의 측면에서도 점차 그 필요성이 증가하고 있다.
이러한 궤도 틀림은 궤도 유지관리의 지표이자, 열차 주행 안정성과 승객 승차감에 결정적인 영향을 미치는 요소이다. 궤도의 유지관리는 궤도 틀림을 일정 기준한도 이내로 복원시키기 위한 작업으로서 안전의 관점에서 사고의 예방을 보장하여 승차감을 확보할 수 있어야 한다.
이러한 궤도 틀림은 열차의 운전에 따라서 일정한 주기로 동적으로(Dynamically) 궤도 검측차를 이용하여 측정되며, 필요에 따라 인력 또는 간이 검측장치를 이용하여 정적으로(Statically) 측정될 수도 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 철도시설물의 성능평가를 위한 인력식 선로점검 및 궤도검측차를 이용한 선로점검을 나타내는 사진으로서, 도 1의 a)는 인력에 의한 선로점검을 나타내며, 도 1의 b)는 궤도검측차에 의한 선로점검을 나타내는 도면이다.
종래의 기술에 따른 선로점검은 도 1의 a)에 도시된 인력에 의한 검측 방식 및 도 1의 b)에 도시된 궤도검측차에 의한 검측 방식이 있다.
이때, 궤도검측차에 의한 검측 방식은 궤도검측차를 활용하여 선로의 궤간, 수평면, 줄, 틀림 등의 궤도틀림과 마모 상태를 검사하여 선로 상태에 대한 정보를 제공한다. 이러한 궤도검측차에 의한 검측 방식은 인력에 의한 순회점검을 대체할 수 있으나, 일반적으로, 인력 검측이 궤도검측차보다 다양한 항목을 정밀하게 측정할 수 있다. 또한, 궤도검측차에 의한 점검결과에 따르면, 불량개소는 보수 전/후에 인력에 의한 점검을 별도로 시행해야 한다는 번거로움이 있다.
이에 따라, 콘크리트 도상, 레일 또는 변압기와 같은 철도시설물의 성능평가를 위해 인력에 의한 검측 방식을 효율적으로 수행할 수 있도록 철도시설물 점검업무를 관리할 수 있는 방안이 필요한 실정이다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 콘크리트 도상, 레일 또는 변압기와 같은 철도시설물의 성능평가를 위해 인력에 의해 선로점검을 수행하되, 증강현실(Augmented Reality: AR) 기반으로 철도시설물 점검업무를 효율적으로 관리할 수 있는, 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 증강현실(AR) 기반으로 철도시설물 점검업무를 관리함으로써, 전체 선로구간에 대한 철도시설물 성능평가 데이터베이스를 구축하고, 점검자가 신속 정밀하게 선로점검을 수행할 수 있는, 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템을 제공하기 위한 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템은, 점검하고자 하는 철도시설물을 촬영하여 점검영상을 데이터 서버에 제공하는 철도시설물 점검영상 제공부; 철도시설물의 소정 위치에 설치되어 철도시설물을 측정하여 센서 데이터를 생성하는 센서 셋; 데이터 서버와 상호 통신하는 마이크로 컨트롤러보드로서, 상기 센서 셋에 의해 측정된 센서 데이터를 상기 데이터 서버에 전송하는 아두이노 보드; 상기 철도시설물 점검영상 제공부로부터 철도시설물 점검영상을 수신하고, 상기 아두이노 보드로부터 센서 데이터를 수신하여 합성 처리하며, 합성 처리된 데이터를 사용자 단말에게 전송하는 데이터 서버; 및 터치스크린을 구비한 태블릿 PC로 구현되고, 상기 데이터 서버로부터 합성 처리된 데이터를 전송받아 증강현실 기반으로 표출하는 증강현실 프로그램이 설치되고, 상기 데이터 서버로부터 합성 처리된 데이터를 전송받아 증강현실 기반으로 상기 터치스크린을 통해 철도시설물 점검결과를 표출하는 사용자 단말을 포함하되, 상기 철도시설물은 콘크리트 도상 및 레일을 포함하는 궤도시설을 대상으로 하고, 상기 철도시설물의 점검항목은 상기 콘크리트 도상인 경우 균열 및 물리적 상태를 점검하고, 상기 레일인 경우 결함 및 손상을 점검하며; 상기 사용자 단말의 터치스크린을 통해 철도의 구간별로 설치된 AR 마커를 인식함으로써 해당 구간의 철도시설물 점검목록을 확인하는 것을 특징으로 한다.
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여기서, 상기 철도시설물 점검영상 제공부의 점검영상은 상기 사용자 단말에 내장된 카메라를 이용하거나 별도의 촬영장치를 이용하여 제공할 수 있다.
여기서, 상기 데이터 서버는, 상기 철도시설물 점검영상 제공부로부터 철도시설물 점검영상을 수집하는 철도시설물 점검영상 수집부; 상기 철도시설물 점검영상 제공부로부터 제공된 철도시설물 점검영상과 상기 아두이노 보드로부터 전송된 센서 데이터를 합성 처리하는 증강현실 데이터 처리부; 상기 철도시설물 점검영상 제공부로부터 제공된 데이터, 상기 아두이노 보드로부터 전송된 센서 데이터, 및 상기 증강현실 데이터 처리부에서 처리된 데이터를 저장하는 데이터 저장부; 및 상기 아두이노 보드와 상호 통신하고, 상기 사용자 단말의 통신모듈과 상호 통신하는 통신모듈을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 사용자 단말은, 상기 데이터 서버의 통신모듈과 상호 통신하여 상기 데이터 서버의 증강현실 데이터 처리부에서 합성 처리된 데이터를 수신하는 통신모듈; 및 철도시설물 점검업무 관리를 위해 사용자의 입력 또는 터치 동작에 대응하여 상기 합성 처리된 데이터를 증강현실 프로그램에 따라 증강현실 기반으로 표출하는 터치스크린을 포함하며, 상기 데이터로서 사용자단말의 위치가 수집되고, 수집된 위치들을 기반으로 철도의 열차진입시간을 자동으로 산출한 후, 사용자단말에 전달되는 데이터가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 터치스크린은, 해당 구간의 철도시설물 점검목록을 확인하도록 사용자 단말의 터치스크린 상에서 AR 마커를 선택하는 AR 마커 선택부; 상기 터치스크린을 통해 AR 마커를 인식한 경우 철도시설물을 선택하는 철도시설물 선택부; 상기 철도시설물의 균열 또는 결함을 확인하여 AR 객체로 설정하는 AR 객체 확인부; 상기 철도시설물의 AR 객체에 대해 평가등급을 각각 할당하는 평가등급 할당부; 상기 철도시설물의 AR 객체에 대해 체크박스를 생성하는 체크박스 생성부; 상기 철도시설물에 대한 평가결과를 작성할 수 있도록 체크리스트를 설정하는 체크리스트 작성부; 및 상기 철도시설물에 대한 성능을 평가하여 평가결과란에 작성하는 성능 평가부를 포함할 수 있다.
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여기서, 상기 평가등급 할당부는 콘크리트 도상의 성능 평가를 위해 균열폭과 물리적 상태에 따라 평가등급을 할당하고, 레일의 성능 평가를 위해 균열 및 손상에 따라 평가등급을 할당할 수 있다.
여기서, 상기 체크박스 생성부는 상기 AR 객체를 클릭하면 철도시설물 점검업무 프로세스로 이동시킬 수 있다.
여기서, 상기 터치스크린은, 상기 콘크리트 도상 또는 레일과 같은 철도시설물의 균열 또는 결함에 대한 AR 객체를 추가하는 AR 객체 추가부; 및 해당 철도시설물의 AR 객체에 대한 점검내용을 수정하는 점검내용 수정부를 추가로 포함할 수 있다.
여기서, 상기 철도시설물은 급전용 변압기 또는 정류기용 변압기를 추가로 포함하며, 상기 변압기의 점검항목은 마모, 강도, 소음, 부식 또는 균열 항목을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 콘크리트 도상, 레일 또는 변압기와 같은 철도시설물의 성능평가를 위해 인력에 의해 선로점검을 수행하되, 증강현실(Augmented Reality: AR) 기반으로 철도시설물 점검업무를 효율적으로 관리할 수 있다.
본 발명에 따르면, 증강현실(AR) 기반으로 철도시설물 점검업무를 관리함으로써, 전체 선로구간에 대한 철도시설물 성능평가 데이터베이스를 구축하고, 점검자가 신속 정밀하게 선로점검을 수행할 수 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 철도시설물의 성능평가를 위한 인력식 선로점검 및 궤도검측차를 이용한 선로점검을 나타내는 사진이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템이 적용되는 철도시설물을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 구체적인 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템에서 터치스크린의 동작을 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템에서 증강현실의 작동원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템에서 증강현실 마커를 통해 철도시설물을 선택하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템에서 철도시설물이 콘크리트 도상인 경우 물리적 상태평가를 위한 평가기준을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템에서 철도시설물이 콘크리트 도상인 경우 콘크리트 도상에서의 균열을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 철도시설물이 콘크리트 도상인 경우 콘크리트 도상 점검업무 프로세스를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 콘크리트 도상 점검업무 프로세스에서 콘크리트 도상 점검 기본화면을 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 콘크리트 도상 점검업무 프로세스에서 AR 객체의 추가 버튼을 클릭한 경우를 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 콘크리트 도상 점검업무 프로세스에서 체크리스트 버튼을 클릭한 경우를 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 콘크리트 도상 점검업무 프로세스에서 선택 버튼을 클릭한 경우를 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 콘크리트 도상 점검업무 프로세스에서 AR 객체 중 균열을 클릭한 경우를 나타내는 도면이다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 콘크리트 도상 점검업무 프로세스에서 수정 버튼을 클릭한 경우를 나타내는 도면이다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 철도시설물이 레일인 경우 레일 점검업무 프로세스를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템에서 철도시설물이 레일인 경우 물리적 상태평가를 위한 평가기준을 나타내는 도면이다.
도 19는 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 레일 점검업무 프로세스에서 레일 점검 기본화면을 나타내는 도면이다.
도 20는 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 레일 점검업무 프로세스에서 AR 객체의 추가 버튼을 클릭한 경우를 나타내는 도면이다.
도 21은 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 레일 점검업무 프로세스에서 체크리스트 버튼을 클릭한 경우를 나타내는 도면이다.
도 22는 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 레일 점검업무 프로세스에서 선택 버튼을 클릭한 경우를 나타내는 도면이다.
도 23은 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 레일 점검업무 프로세스에서 AR 객체를 클릭한 경우를 나타내는 도면이다.
도 24는 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 콘크리트 도상 점검업무 프로세스에서 수정 버튼을 클릭한 경우를 나타내는 도면이다.
도 25는 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템에서 철도시설물이 변압기인 경우 점검업무 프로세스를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 26은 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템에서 철도시설물이 변압기인 경우의 성능평가 방법을 나타내는 도면이다.
도 27은 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 변압기 점검업무 프로세스가 소음 성능평가인 경우를 나타내는 도면이다.
도 28은 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 변압기 점검업무 프로세스가 균열인 경우의 기본화면을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템이 적용되는 철도시설물을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 구체적인 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템에서 터치스크린의 동작을 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템에서 증강현실의 작동원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템에서 증강현실 마커를 통해 철도시설물을 선택하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템에서 철도시설물이 콘크리트 도상인 경우 물리적 상태평가를 위한 평가기준을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템에서 철도시설물이 콘크리트 도상인 경우 콘크리트 도상에서의 균열을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 철도시설물이 콘크리트 도상인 경우 콘크리트 도상 점검업무 프로세스를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 콘크리트 도상 점검업무 프로세스에서 콘크리트 도상 점검 기본화면을 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 콘크리트 도상 점검업무 프로세스에서 AR 객체의 추가 버튼을 클릭한 경우를 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 콘크리트 도상 점검업무 프로세스에서 체크리스트 버튼을 클릭한 경우를 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 콘크리트 도상 점검업무 프로세스에서 선택 버튼을 클릭한 경우를 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 콘크리트 도상 점검업무 프로세스에서 AR 객체 중 균열을 클릭한 경우를 나타내는 도면이다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 콘크리트 도상 점검업무 프로세스에서 수정 버튼을 클릭한 경우를 나타내는 도면이다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 철도시설물이 레일인 경우 레일 점검업무 프로세스를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템에서 철도시설물이 레일인 경우 물리적 상태평가를 위한 평가기준을 나타내는 도면이다.
도 19는 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 레일 점검업무 프로세스에서 레일 점검 기본화면을 나타내는 도면이다.
도 20는 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 레일 점검업무 프로세스에서 AR 객체의 추가 버튼을 클릭한 경우를 나타내는 도면이다.
도 21은 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 레일 점검업무 프로세스에서 체크리스트 버튼을 클릭한 경우를 나타내는 도면이다.
도 22는 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 레일 점검업무 프로세스에서 선택 버튼을 클릭한 경우를 나타내는 도면이다.
도 23은 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 레일 점검업무 프로세스에서 AR 객체를 클릭한 경우를 나타내는 도면이다.
도 24는 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 콘크리트 도상 점검업무 프로세스에서 수정 버튼을 클릭한 경우를 나타내는 도면이다.
도 25는 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템에서 철도시설물이 변압기인 경우 점검업무 프로세스를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 26은 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템에서 철도시설물이 변압기인 경우의 성능평가 방법을 나타내는 도면이다.
도 27은 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 변압기 점검업무 프로세스가 소음 성능평가인 경우를 나타내는 도면이다.
도 28은 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 변압기 점검업무 프로세스가 균열인 경우의 기본화면을 나타내는 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.
[증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템(100)]
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템이 적용되는 철도시설물을 나타내는 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템이 적용되는 철도시설물은 콘크리트 도상(10) 및 레일(20)과 같은 궤도시설을 대상으로 하지만, 이에 국한되는 것은 아니며, 후술하는 바와 같이, 변압기와 같은 전기시설을 포함할 수도 있다.
이때, 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템이 점검하는 점검항목으로는 물리적 상태평가를 점검하며, 예를 들면, 콘크리트 도상(10)인 경우 균열 및 물리적 상태를 점검하고, 레일(20)인 경우 결함 및 손상을 포함할 수 있지만, 이에 국한되는 것은 아니다.
한편, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 개략적인 구성도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 구체적인 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템은 철도시설물 점검영상 제공부(100), 아두이노 보드(Arduino Board: 200), 센서 셋(300), 데이터 서버(400) 및 사용자 단말(500)을 포함하며, 구체적으로, 도 4를 참조하면, 상기 데이터 서버(400)는 철도시설물 점검영상 수집부(410), 증강현실 데이터 처리부(420), 데이터 저장부(430) 및 통신모듈(440)을 포함하며, 또한, 상기 사용자 단말(500)은 통신모듈(510) 및 터치스크린(520)을 포함한다.
철도시설물 점검영상 제공부(100)는 점검하고자 하는 철도시설물, 예를 들면, 콘크리트 도상, 레일 또는 변압기 등의 철도시설물을 촬영하여 점검영상을 데이터 서버(400)에 제공한다. 이때, 상기 점검영상은 사용자 단말(500)에 내장된 카메라를 이용하거나 별도의 촬영장치를 이용하여 제공할 수도 있다.
센서 셋(300)은 상기 철도시설물의 소정 위치에 설치되어 철도시설물을 측정하여 센서 데이터를 생성한다.
아두이노 보드(200)는 데이터 서버(400)와 상호 통신하는 마이크로 컨트롤러보드로서, 상기 센서 셋(300)에 의해 측정된 센서 데이터를 상기 데이터 서버(400)에 제공한다.
데이터 서버(400)는 상기 철도시설물 점검영상 제공부(100)로부터 철도시설물 점검영상을 수신하고, 상기 아두이노 보드(200)로부터 센서 데이터를 수신하여 데이터 처리하며, 처리된 데이터를 사용자 단말(500)에게 전송한다.
사용자 단말(500)은 터치스크린을 구비한 태블릿 PC로 구현될 수 있고, 상기 데이터 서버(400)로부터 데이터를 전송받아 증강현실(AR) 기반으로 터치스크린을 통해 철도시설물 점검결과를 표출한다. 이때, 상기 사용자 단말(500)은 상기 데이터 서버(400)로부터 합성 처리된 데이터를 전송받아 증강현실 기반으로 표출할 수 있도록 증강현실 프로그램이 설치된다.
이때, 상기 전송받은 데이터로서 사용자단말 등에 탑재된 GPS 등에 의한 위치가 데이터 서버(400)에 의하여 수집되고, 이러한 수집된 위치들을 기반으로 철도의 열차진입시간을 자동으로 산출한 후, 사용자단말(500)에 전달되도록 하는 데이터가 포함되며, 이러한 데이터를 제공할 수 있는 기능(알고리즘 포함)이 데이터 서버(400)에 더 추가될 수 있다. 물론, 상기 수집된 위치에 기반한 데이터는 사용자단말(500)에 더하여 유선, 무선, 문자, 무전 등의 방법으로도 작업자 모두에게 전송될 수 있다.
구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 데이터 서버(400)의 철도시설물 점검영상 수집부(410)는 상기 철도시설물 점검영상 제공부(100)로부터 철도시설물 점검영상을 수집한다.
상기 데이터 서버(400)의 증강현실 데이터 처리부(420)는 상기 철도시설물 점검영상 제공부(100)로부터 제공된 철도시설물 점검영상과 상기 아두이노 보드(200)로부터 전송된 센서 데이터를 합성 처리한다.
상기 데이터 서버(400)의 데이터 저장부(430)는 상기 철도시설물 점검영상 제공부(100)로부터 제공된 데이터, 상기 아두이노 보드(200)로부터 전송된 센서 데이터, 및 상기 증강현실 데이터 처리부(420)에서 처리된 데이터를 저장한다.
상기 데이터 서버(400)의 통신모듈(440)은 상기 아두이노 보드(200)와 상호 통신하고, 상기 사용자 단말(500)의 통신모듈(510)과 상호 통신한다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 사용자 단말(500)의 통신모듈(510)은 상기 데이터 서버(400)의 통신모듈(440)과 상호 통신하여 상기 데이터 서버(400)의 증강현실 데이터 처리부(420)에서 합성 처리된 데이터를 수신한다.
상기 사용자 단말(500)의 터치스크린(520)은 철도시설물 점검업무 관리를 위해 사용자의 입력 또는 터치 동작에 대응하여 상기 합성 처리된 데이터를 증강현실 프로그램에 따라 증강현실 기반으로 표출한다.
결국, 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 경우, 아두이노 보드(200)와 다양한 센서 셋(300)을 통하여 데이터가 수집되고, 철도시설물 점검영상 제공부(100)로부터 점검영상이 제공되면, 데이터 서버(400)에서 이를 처리하고, 이후, 상기 데이터 서버(400)에서 처리된 데이터는 증강현실 기반으로 사용자 단말(500)을 통해 표출될 수 있다.
한편, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템에서 터치스크린의 동작을 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템에서 터치스크린(520)은 AR 마커 선택부(521), 철도시설물 선택부(522), AR 객체 확인부(523), 평가등급 할당부(524), 체크박스 생성부(525), 체크리스트 작성부(526), 성능 평가부(527), AR 객체 추가부(528) 및 점검내용 수정부(529)를 포함하며, 각각 사용자 단말(500)의 터치스크린(520) 상에 동작버튼 형태로 제공될 수 있다.
AR 마커 선택부(521)는 사용자 단말(500)의 터치스크린(520) 상에서 AR 마커(530)를 선택하며, 이때, 터치스크린(520)을 통해 AR 마커(530)를 인식함으로써 해당 구간의 철도시설물 점검목록을 확인할 수 있으며, 이때, 상기 AR 마커(530)는 철도의 구간별로 설치할 수 있다.
철도시설물 선택부(522)는 상기 터치스크린(520)을 통해 AR 마커(530)를 인식한 경우 콘크리트 도상(10) 또는 레일(20)과 같은 철도시설물을 선택한다.
AR 객체 확인부(523)는 상기 콘크리트 도상(10) 또는 레일(20)과 같은 철도시설물의 균열 또는 결함을 확인하여 AR 객체로 설정한다.
평가등급 할당부(524)는 상기 콘크리트 도상(10) 또는 레일(20)과 같은 철도시설물의 AR 객체에 대해 평가등급을 각각 할당한다. 예를 들면, 콘크리트 도상(10)의 성능 평가를 위해 균열폭과 물리적 상태에 따라 평가등급을 할당한다.
체크박스 생성부(525)는 상기 콘크리트 도상(10) 또는 레일(20)과 같은 철도시설물의 AR 객체에 대해 체크박스를 생성한다. 이때, 상기 AR 객체를 클릭하면 각 철도시설물 점검업무 프로세스로 이동하게 된다.
체크리스트 작성부(526)는 상기 콘크리트 도상(10) 또는 레일(20)과 같은 철도시설물에 대한 평가결과를 작성할 수 있도록 체크리스트를 설정한다.
성능 평가부(527)는 상기 콘크리트 도상(10) 또는 레일(20)과 같은 철도시설물에 대한 성능을 평가하여 평가결과란에 작성한다. 예를 들면, 콘크리트 도상(10)의 성능 평가시, 균열폭과 물리적 상태에 따라 우수, 양호, 보통, 미흡 및 불량으로 구분하여, a~e의 평가등급을 부여할 수 있다.
AR 객체 추가부(528)는 상기 콘크리트 도상(10) 또는 레일(20)과 같은 철도시설물의 균열 또는 결함에 대한 AR 객체를 추가한다. 예를 들면, 콘크리트 도상(10)에 AR 객체를 추가할 경우, 제목입력란에 해당 철도시설물 위치정보를 입력하고, 해당 균열의 폭을 입력하고, 해당 균열의 길이를 입력할 수 있다. 또한, 물리적 상태 버튼을 클릭하여, 해당 균열의 물리적 상태를 체크할 수 있다.
점검내용 수정부(529)는 상기 철도시설물의 AR 객체에 대한 점검내용을 수정한다. 예를 들면, 콘크리트 도상(10)에 기존 균열을 수정할 경우, 색상으로 표시되는 해당 균열을 클릭한 후, 수정 버튼을 클릭함으로써 해당 균열을 수정할 수 있다.
한편, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템에서 증강현실의 작동원리를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템에서, 증강현실(AR)은 마치 실세계에 존재하는 것처럼 실시간으로 영상을 합성하는 기법이다. 실시간으로 영상을 표출하기 위해서 실세계에 카메라가 비추는 위치를 알아내야 하고, 알아낸 카메라 정보를 통하여 가상의 세계를 만들어 실제 카메라와 일치하는 화면을 합성하여 증강현실(AR)이 구현된다. 이때, 가상 세계가 실제 세계와 같은 배율로 일치되도록 하기 위해서는 카메라의 파라미터가 필요하다.
도 6에 도시된 바와 같이, 증강현실의 작동을 위한 파라미터의 정의는 다음의 수학식 1과 같다
도 6에 도시된 바와 같이, K는 실제 세계의 한 점이고, T가 렌즈를 통해 영상 평면의 점 k에 비춰지고 있다. 여기서, 증강현실(AR)을 구현하기 위해 필요한 정보는 카메라의 내부 파라미터와 외부 파라미터이다.
예를 들면, 내부 파라미터는 각 축에 대한 초점거리가 a, b이고, 영상이 기울어진 정도를 뜻하는 θ, 영상의 중심값 p, q를 갖는다. 그리고 외부 파라미터는 그림에서 R, t로 표현되어 있는데, R은 카메라가 움직이면서 회전한 양을 나타내고, t는 원점으로부터 이동한 양을 나타낸다. 전술한 수학식 1에서 내부 파라미터는 N으로 표시되고 있으며, 실제 세계에 있는 한 점 K에 카메라 파라미터들을 곱한 결과로서 카메라를 통해 표시되는 영상에 적용되는 좌표 값이 된다. 이 값을 이용하여 가상 세계에 있는 화면에 적응하여 증강현실(AR)을 구현할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 경우, 콘크리트 도상, 레일 또는 변압기와 같은 철도시설물의 성능평가를 위해 전술한 증강현실(AR) 기반으로 철도시설물 점검업무를 관리할 수 있다.
한편, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템에서 증강현실 마커를 통해 철도시설물을 선택하는 것을 설명하기 위한 도면으로서, 도 7의 a)는 AR 마커를 통해 철도시설물을 선택하는 것을 나타내며, 도 7의 b)는 AR 마커 인식 이후의 화면을 나타낸다.
도 7의 a)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 경우, 사용자 단말(500)의 터치스크린을 통해 증강현실 마커(AR Marker)(530)를 인식함으로써 해당 구간의 철도시설물 점검목록을 확인하며, 이때, 상기 증강현실 마커(530)는 철도의 구간별로 설치할 수 있다.
도 7의 b)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 경우, 증강현실 마커(530)의 인식 이후, 우측 상단에 해당 구간에서 점검업무를 실시할 철도시설물들이 체크박스와 함께 표시된다.
이때, 각 철도시설물별 영상에서 나오는 증강현실 객체(522a, 522b)의 색상을 체크박스에 표시한다. 이후, 상기 증강현실 객체를 클릭함으로써 해당 철도시설물 점검업무 프로세스로 이동하게 되며, 최종적으로 해당 철도시설물별 점검이 완료되면 체크박스에 체크 표시(√)가 이루어진다.
이하, 도 8 내지 도 16을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템에서 철도시설물이 콘크리트 도상인 경우를 설명하고, 도 17 내지 도 24를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템에서 철도시설물이 레일인 경우를 설명하며, 도 25 내지 도 28을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템에서 철도시설물이 변압기인 경우에 대해 구체적으로 설명한다.
[증강현실 기반 콘크리트 도상 점검업무 관리 시스템]
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템에서 철도시설물이 콘크리트 도상인 경우 물리적 상태평가를 위한 평가기준을 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템에서 철도시설물이 콘크리트 도상인 경우, 콘크리트 도상의 물리적 상태평가는 균열폭과 물리적 상태를 종합적으로 평가한다. 구체적 평가기준은 도 8에 도시된 바와 같다.
예를 들면, 균열폭과 물리적 상태에 따라 우수, 양호, 보통, 미흡 및 불량으로 구분하여, 1~5점의 평가점수를 부여하거나 a~e의 평가등급을 부여할 수 있다.
한편, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템에서 철도시설물이 콘크리트 도상인 경우 콘크리트 도상에서의 균열을 설명하기 위한 도면으로서, 도 9의 a)는 토공구간의 균열을 나타내고, 도 9의 b)는 교량구간의 균열을 각각 나타낸다.
도 9에 도시된 바와 같이, 철도시설물이 콘크리트 도상인 경우, 콘크리트 도상에서의 균열발생빈도는 도 9의 a)에 도시된 토공구간이 도 9의 b)에 도시된 교량구간보다 높게 나타난다.
이때, 토공구간에서는 침목 단부, 침목과 TCL 경계를 따라 발달한 횡균열이 다수 발생하며, 이러한 균열은 연속철근 콘크리트궤도의 거동과 장기 공용성에 상당한 영향을 미치는 것으로 알려져 있다.
이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템은 콘크리트 도상 점검업무 프로세스를 도 10 내지 도 16에 도시된 바와 같이 수행한다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 철도시설물이 콘크리트 도상인 경우 콘크리트 도상 점검업무 프로세스를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 철도시설물이 콘크리트 도상인 경우, 균열폭이 0.5㎜ 미만이면 B등급을 할당하고, 균열폭이 0.5㎜ 이상 미진행 개소이면 C등급을 할당하며, 균열폭이 0.5㎜ 이상 진행 개소이면 D등급을 할당하고, 균열폭이 1.0㎜이상이면 E등급을 할당하고, 각각 증강현실(AR)을 활용하여 4가지 색상을 통한 평가등급을 표시할 수 있다. 이때, 균열폭이 없는 A등급의 경우, 별도의 색상을 통한 평가등급을 표시하지 않는다.
한편, 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 콘크리트 도상 점검업무 프로세스에서 콘크리트 도상 점검 기본화면을 나타내는 도면이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 콘크리트 도상 점검업무 프로세스에서 콘크리트 도상 점검 기본화면은 추가, 선택, 체크리스트 및 완료와 같은 버튼이 우측 상단에 표시된다.
구체적으로, 추가 버튼을 클릭함으로써 신규 균열을 AR 객체로 추가할 수 있고, 선택 버튼을 클릭함으로써 기존의 균열을 선택할 수 있으며, 체크리스트를 클릭함으로써 상기 콘크리트 도상의 체크리스트를 표시하며, 또한, 상기 콘크리트 도상의 체크리스트 작성 및 점검이 완료되면 완료 버튼을 클릭한다. 여기서, 상기 선택 버튼을 클릭하는 경우, 각 균열 옆에 체크박스를 생성하고, 상기 체크박스는 체크한 후 삭제가 가능하다.
또한, 콘크리트 도상 점검업무 프로세스에서 수정 버튼이 우측 상단에 표시될 수 있으며, 수정 버튼을 클릭함으로써 기존 균열에 대한 수정이 가능하다. 예를 들면, 색상으로 표시되는 해당 균열을 클릭한 후 수정 버튼을 클릭함으로써 해당 균열을 수정할 수 있다.
한편, 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 콘크리트 도상 점검업무 프로세스에서 AR 객체의 추가 버튼을 클릭한 경우를 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 콘크리트 도상 점검업무 프로세스에서 AR 객체의 추가 버튼을 클릭한 경우, 도 12에 도시된 바와 같이, 제목입력란에는 해당 콘크리트 도상 위치정보를 입력하고, 또한, 해당 균열의 폭을 입력하고, 해당 균열의 길이를 입력할 수 있다. 또한, 해당 균열의 물리적 상태를 체크할 수 있도록 물리적 상태 버튼을 클릭할 경우, 물리적 상태 체크리스트 팝업창이 전개되어 AR 객체 상에 별도로 표시할 수 있다.
또한, 핀포인트 버튼을 클릭할 경우, 해당 균열 위치 시작점과 끝점이 표시되고, 즉, 균열은 완전한 일직선이 아니므로 중간지점도 수정할 수 있도록 핀포인트 설정이 가능하다. 또한, 전송 버튼을 클릭할 경우, 생성된 해당 정보를 데이터 서버로 전송한다.
한편, 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 콘크리트 도상 점검업무 프로세스에서 체크리스트 버튼을 클릭한 경우를 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 콘크리트 도상 점검업무 프로세스에서 체크리스트 버튼을 클릭한 경우, 도 13에 도시된 바와 같이, 평가결과란에 해당 콘크리트 도상의 평가결과를 작성할 수 있도록 설정할 수 있다. 구체적으로, 스크롤을 이용하여 아래로 내리면 확인 및 취소버튼이 있고, 또한, 줌인 및 줌아웃을 설정할 수 있다. 이때, 현장에서 확인 불가능한 것은 배경색을 변경하여 추후 확인 및 작성할 수 있다.
한편, 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 콘크리트 도상 점검업무 프로세스에서 선택 버튼을 클릭한 경우를 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 콘크리트 도상 점검업무 프로세스에서 선택 버튼을 클릭한 경우, 도 14에 도시된 바와 같이, 삭제 및 취소로 전환되고, 이후, 삭제 버튼을 클릭한 후, 예(Yes)를 선택하면, 체크된 객체를 삭제한 후 기본창으로 전환되며, 삭제 버튼을 클릭한 후, 아니오(No)를 선택하면, 기존 선택창으로 전환되고, 또한, 취소 버튼을 클릭하면 선택창에서 기본창으로 전환된다.
한편, 도 15는 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 콘크리트 도상 점검업무 프로세스에서 AR 객체 중 균열을 클릭한 경우를 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 콘크리트 도상 점검업무 프로세스에서 AR 객체 중 균열을 클릭한 경우, 도 15에 도시된 바와 같이, 우측 상단의 버튼이 숨김 상태로 전환된다.
이때, 기존 사진 데이터를 클릭하면 기존의 사진 및 추가된 사진들에 대해 날짜별로 사진들을 확인할 수 있다. 또한, 균열 폭 및 균열 길이 데이터를 클릭하면, 기존 및 추가된 균열 폭 및 균열 길이에 대한 데이터를 날짜별로 확인할 수 있다.
한편, 도 16은 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 콘크리트 도상 점검업무 프로세스에서 수정 버튼을 클릭한 경우를 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 콘크리트 도상 점검업무 프로세스에서 수정 버튼을 클릭한 경우, 도 16에 도시된 바와 같이, 사진변경 버튼을 클릭하면, 기존 균열 사진에서 신규 균열사진으로 변경할 수 있고, 또한, 물리적 상태 변경이 있으면 물리적 상태 변경 버튼을 클릭한 후 변경할 수 있다.
또한, 기존 핀포인트에서 추가 균열이 발생하였다면 핀포인트 추가 버튼을 클릭하여 추가적으로 핀포인트를 설정할 수 있다. 또한, 기존 균열 위치에 보수작업을 완료한 후 균열이 제거되면 해당 위치에는 이전에 균열이 있었다는 표식을 추가로 표시할 수 있다.
[증강현실 기반 레일 업무 관리 시스템]
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 철도시설물이 레일인 경우 레일 점검업무 프로세스를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 철도시설물이 레일인 경우 레일 점검업무 프로세스는, 도 17의 상부에 도시된 기존 레일의 물리적 상태평가 구간을 도 17에 하부에 도시된 바와 같이, AR을 활용하여 4가지 색상을 통한 평가등급을 표시할 수 있다.
한편, 도 18은 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템에서 철도시설물이 레일인 경우 물리적 상태평가를 위한 평가기준을 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템에서 철도시설물이 레일인 경우 레일의 물리적 상태(균열 및 손상)를 종합적으로 평가하며, 물리적 상태평가를 위한 평가기준은 도 18에 도시된 바와 같다.
예를 들면, 물리적 상태에 따라 우수, 양호, 보통, 미흡 및 불량으로 구분하여, 1~5점의 평가점수를 부여하거나 a~e의 평가등급을 부여할 수 있다. 이때, 철도시설물 관리자의 정성적 평가결과로 상태평가를 실시하기 때문 철도시설물 관리자가 바뀌면 동일한 상황이어도 평가등급이 다를 수도 있다.
한편, 도 19는 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 레일 점검업무 프로세스에서 레일 점검 기본화면을 나타내는 도면이다.
도 19에 도시된 바와 같이, 철도시설물이 레일인 경우, 레일 점검업무 프로세스에서 레일 점검 기본화면은, 추가, 선택, 체크리스트 및 완료와 같은 버튼이 우측 상단에 표시된다.
구체적으로, 추가 버튼을 클릭함으로써 B등급 이하의 레일을 AR 객체로 추가할 수 있고, 선택 버튼을 클릭함으로써 기존의 평가된 레일을 선택할 수 있으며, 체크리스트를 클릭함으로써 해당 레일의 체크리스트를 표시하며, 또한, 해당 레일의 체크리스트 작성 및 점검이 완료되면 완료 버튼을 클릭한다. 여기서, 상기 선택 버튼을 클릭하는 경우, 각 레일 옆에 체크박스를 생성하고, 해당 체크박스는 체크한 후 삭제가 가능하다.
또한, 레일 점검업무 프로세스에서 수정 버튼이 우측 상단에 표시될 수 있으며, 수정 버튼을 클릭함으로써 기존 평가완료된 레일에 대한 수정이 가능하다. 이때, 교체 또는 보수작업을 통해 A등급을 획득한 경우 기존 평가결과를 삭제할 수도 있다.
한편, 도 20는 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 레일 점검업무 프로세스에서 AR 객체의 추가 버튼을 클릭한 경우를 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 레일 점검업무 프로세스에서 AR 객체의 추가 버튼을 클릭한 경우, 도 20에 도시된 바와 같이, 제목입력란에는 해당 레일 위치정보를 입력하고, 또한, 해당 레일의 물리적 상태를 체크할 수 있도록 물리적 상태 버튼을 클릭할 경우, 물리적 상태 체크리스트 팝업창이 전개되어 상태등급을 선택할 수 있다.
또한, 사진 추가 버튼을 클릭하여 해당 레일 사진을 추가할 수 있고, 또한, 위치 설정 버튼을 클릭하여 해당 위치를 화면에서 설정할 수 있으며, 전송 버튼을 클릭할 경우, 생성된 해당 정보를 데이터 서버로 전송할 수 있다.
한편, 도 21은 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 레일 점검업무 프로세스에서 체크리스트 버튼을 클릭한 경우를 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 레일 점검업무 프로세스에서 체크리스트 버튼을 클릭한 경우, 도 21에 도시된 바와 같이, 평가결과란에 해당 레일의 평가결과를 작성할 수 있도록 설정할 수 있다. 구체적으로, 스크롤을 이용하여 아래로 내리면 확인 및 취소버튼이 있고, 또한, 줌인 및 줌아웃을 설정할 수 있다. 이때, 현장에서 확인 불가능한 것은 배경색을 변경하여 추후 확인 및 작성할 수 있다.
한편, 도 22는 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 레일 점검업무 프로세스에서 선택 버튼을 클릭한 경우를 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 레일 점검업무 프로세스에서 선택 버튼을 클릭한 경우, 도 22에 도시된 바와 같이, 삭제 및 취소로 전환되고, 이후, 삭제 버튼을 클릭한 후, 예(Yes)를 선택하면, 체크된 객체를 삭제한 후 기본창으로 전환되며, 삭제 버튼을 클릭한 후, 아니오(No)를 선택하면, 기존 선택창으로 전환되고, 또한, 취소 버튼을 클릭하면 선택창에서 기본창으로 전환된다.
한편, 도 23은 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 레일 점검업무 프로세스에서 AR 객체를 클릭한 경우를 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 레일 점검업무 프로세스에서 AR 객체를 클릭한 경우, 도 23에 도시된 바와 같이, 예를 들면, 해당 평가등급을 표출할 수 있고, 또한, 기존 평가의 물리적 상태평가 결과에 대한 근거를 확인할 수 있도록 팝업창 형식으로 평가 근거가 제시된다.
또한, 기존 사진 데이터 버튼을 클릭할 경우, 기존의 사진 및 추가된 사진들에 대해 날짜별로 사진들을 확인할 수 있고, 또한, 변동 내역 버튼을 클릭하면 평가등급 및 평가 근거의 변동내역이 팝업창 형식으로 제시될 수 있다.
한편, 도 24는 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 콘크리트 도상 점검업무 프로세스에서 수정 버튼을 클릭한 경우를 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 콘크리트 도상 점검업무 프로세스에서 수정 버튼을 클릭한 경우, 도 24에 도시된 바와 같이, 평가 근거를 추가하여야 하며, 이때, 평가등급을 수정한 경우, 평가 근거를 추가하지 않으면 수정이 완료되지 않는다.
[증강현실 기반 변압기 점검업무 관리 시스템]
도 25는 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템에서 철도시설물이 변압기인 경우 점검업무 프로세스를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템에서 철도시설물은 급전용 변압기 또는 정류기용 변압기일 수 있고, 이때, 점검항목으로는 변압기의 마모, 강도 또는 소음 항목이 있고, 또한, 변압기의 부식, 균열 또는 기타 항목이 있다.
본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템에서 철도시설물은 급전용 변압기 또는 정류기용 변압기인 경우, 도 25의 상부는 변압기 균열 위치를 나타내며, 도 25의 하부는 AR 객체를 활용하여 균열 위치를 표시한 것을 나타낸다.
한편, 도 26은 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템에서 철도시설물이 변압기인 경우의 성능평가 방법을 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템에서 철도시설물이 변압기인 경우, 소음 평가 기준은 변압기의 종류 및 용량에 따라 다르며, 소음 평가 시 대상 설비 1m 전방에 소음(사운드) 센서를 설치하여, 상시 측정함으로써 불필요한 이동을 최소화하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템에서 철도시설물이 변압기인 경우, 균열 평가 기준은 도 26에 도시된 바와 같이, 프로세스는 궤도시설에서의 균열 폭 측정과 비슷하다. 예를 들면, 균열 평가 기준은, 상태 평가내용에 따라 1, 3 및 5의 평가점수를 부여하거나, a, c 및 e의 평기등급을 부여할 수 있지만, 이에 국한되는 것은 아니다.
한편, 도 27은 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 변압기 점검업무 프로세스가 소음 성능평가인 경우를 나타내는 도면이고, 도 28은 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 변압기 점검업무 프로세스가 균열인 경우의 기본화면을 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 변압기 점검업무 프로세스가 소음 성능평가인 경우, 도 27에 도시된 바와 같이, 소음 측정기구를 부착하고, 측정된 변압기의 소음을 표시하며, 이때, 소음 평가기준을 함께 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템의 변압기 점검업무 프로세스가 균열인 경우, 도 28에 도시된 바와 같이, 균열에 따른 평가등급 및 색상을 AR 객체로 표시할 수 있다.
결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 콘크리트 도상, 레일 또는 변압기와 같은 철도시설물의 성능평가를 위해 인력에 의해 선로점검을 수행하되, 증강현실(Augmented Reality: AR) 기반으로 철도시설물 점검업무를 효율적으로 관리할 수 있다. 또한, 증강현실(AR) 기반으로 철도시설물 점검업무를 관리함으로써, 전체 선로구간에 대한 철도시설물 성능평가 데이터베이스를 구축하고, 점검자가 신속 정밀하게 선로점검을 수행할 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.
10: 콘크리트 도상 20: 레일
100: 철도시설물 점검영상 제공부
200: 아두이노 보드(Arduino Board)
300: 센서 셋(Sensor Set)
400: 데이터 서버(Data Server)
500: 사용자 단말(태블릿 PC)
410: 철도시설물 점검영상 수집부 420: 증강현실 데이터 처리부
430: 데이터 저장부 440: 통신모듈
510: 통신모듈 520: 터치스크린(Touch Screen)
530: 증강현실 마커(AR Marker) 521: AR 마커 선택부
522: 철도시설물 선택부 523: AR 객체 확인부
524: 평가등급 할당부 525: 체크박스 생성부
526: 체크리스트 작성부 527: 성능 평가부
528: AR 객체 추가부 529: 점검내용 수정부
100: 철도시설물 점검영상 제공부
200: 아두이노 보드(Arduino Board)
300: 센서 셋(Sensor Set)
400: 데이터 서버(Data Server)
500: 사용자 단말(태블릿 PC)
410: 철도시설물 점검영상 수집부 420: 증강현실 데이터 처리부
430: 데이터 저장부 440: 통신모듈
510: 통신모듈 520: 터치스크린(Touch Screen)
530: 증강현실 마커(AR Marker) 521: AR 마커 선택부
522: 철도시설물 선택부 523: AR 객체 확인부
524: 평가등급 할당부 525: 체크박스 생성부
526: 체크리스트 작성부 527: 성능 평가부
528: AR 객체 추가부 529: 점검내용 수정부
Claims (12)
- 철도시설물 점검업무 관리 시스템에 있어서,
점검하고자 하는 철도시설물을 촬영하여 점검영상을 데이터 서버(400)에 제공하는 철도시설물 점검영상 제공부(100);
철도시설물의 소정 위치에 설치되어 철도시설물을 측정하여 센서 데이터를 생성하는 센서 셋(300);
데이터 서버(400)와 상호 통신하는 마이크로 컨트롤러보드로서, 상기 센서 셋(300)에 의해 측정된 센서 데이터를 상기 데이터 서버(400)에 전송하는 아두이노 보드(Arduino Board: 200);
상기 철도시설물 점검영상 제공부(100)로부터 철도시설물 점검영상을 수신하고, 상기 아두이노 보드(200)로부터 센서 데이터를 수신하여 합성 처리하며, 합성 처리된 데이터를 사용자 단말(500)에게 전송하는 데이터 서버(400); 및
터치스크린(520)을 구비한 태블릿 PC로 구현되고, 상기 데이터 서버(400)로부터 합성 처리된 데이터를 전송받아 증강현실 기반으로 표출하는 증강현실 프로그램이 설치되고, 상기 데이터 서버(400)로부터 합성 처리된 데이터를 전송받아 증강현실(Augmented Reality: AR) 기반으로 상기 터치스크린(520)을 통해 철도시설물 점검결과를 표출하는 사용자 단말(500)을 포함하되,
상기 철도시설물은 콘크리트 도상(10) 및 레일(20)을 포함하는 궤도시설을 대상으로 하고, 상기 철도시설물의 점검항목은 상기 콘크리트 도상(10)인 경우 균열 및 물리적 상태를 점검하고, 상기 레일(20)인 경우 결함 및 손상을 점검하며;
상기 사용자 단말(500)의 터치스크린(520)을 통해 철도의 구간별로 설치된 AR 마커(530)를 인식함으로써 해당 구간의 철도시설물 점검목록을 확인하는 것을 특징으로 하는 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 철도시설물 점검영상 제공부(100)의 점검영상은 상기 사용자 단말(500)에 내장된 카메라를 이용하거나 별도의 촬영장치를 이용하여 제공하는 것을 특징으로 하는 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 데이터 서버(400)는,
상기 철도시설물 점검영상 제공부(100)로부터 철도시설물 점검영상을 수집하는 철도시설물 점검영상 수집부(410);
상기 철도시설물 점검영상 제공부(100)로부터 제공된 철도시설물 점검영상과 상기 아두이노 보드(200)로부터 전송된 센서 데이터를 합성 처리하는 증강현실 데이터 처리부(420);
상기 철도시설물 점검영상 제공부(100)로부터 제공된 데이터, 상기 아두이노 보드(200)로부터 전송된 센서 데이터, 및 상기 증강현실 데이터 처리부(420)에서 처리된 데이터를 저장하는 데이터 저장부(430); 및
상기 아두이노 보드(200)와 상호 통신하고, 상기 사용자 단말(500)의 통신모듈(510)과 상호 통신하는 통신모듈(440)을 포함하는 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템. - 제5항에 있어서, 상기 사용자 단말(500)은,
상기 데이터 서버(400)의 통신모듈(440)과 상호 통신하여 상기 데이터 서버(400)의 증강현실 데이터 처리부(420)에서 합성 처리된 데이터를 수신하는 통신모듈(510); 및
철도시설물 점검업무 관리를 위해 사용자의 입력 또는 터치 동작에 대응하여 상기 합성 처리된 데이터를 증강현실 프로그램에 따라 증강현실 기반으로 표출하는 터치스크린(520)을 포함하며,
상기 데이터로서 사용자단말(500)의 위치가 수집되고, 수집된 위치들을 기반으로 철도의 열차진입시간을 자동으로 산출한 후, 사용자단말(500)에 전달되는 데이터가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템. - 제6항에 있어서, 상기 터치스크린(520)은,
해당 구간의 철도시설물 점검목록을 확인하도록 사용자 단말(500)의 터치스크린(520) 상에서 AR 마커(530)를 선택하는 AR 마커 선택부(521);
상기 터치스크린(520)을 통해 AR 마커(530)를 인식한 경우 철도시설물을 선택하는 철도시설물 선택부(522);
상기 철도시설물의 균열 또는 결함을 확인하여 AR 객체로 설정하는 AR 객체 확인부(523);
상기 철도시설물의 AR 객체에 대해 평가등급을 각각 할당하는 평가등급 할당부(524);
상기 철도시설물의 AR 객체에 대해 체크박스를 생성하는 체크박스 생성부(525);
상기 철도시설물에 대한 평가결과를 작성할 수 있도록 체크리스트를 설정하는 체크리스트 작성부(526); 및
상기 철도시설물에 대한 성능을 평가하여 평가결과란에 작성하는 성능 평가부(527)를 포함하는 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템. - 삭제
- 제7항에 있어서,
상기 평가등급 할당부(524)는 콘크리트 도상(10)의 성능 평가를 위해 균열폭과 물리적 상태에 따라 평가등급을 할당하고, 레일(20)의 성능 평가를 위해 균열 및 손상에 따라 평가등급을 할당하는 것을 특징으로 하는 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템. - 제7항에 있어서,
상기 체크박스 생성부(525)는 상기 AR 객체를 클릭하면 철도시설물 점검업무 프로세스로 이동시키는 것을 특징으로 하는 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템. - 제7항에 있어서, 상기 터치스크린(520)은,
상기 철도시설물의 균열 또는 결함에 대한 AR 객체를 추가하는 AR 객체 추가부(528); 및
해당 철도시설물의 AR 객체에 대한 점검내용을 수정하는 점검내용 수정부(529)를 추가로 포함하는 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 철도시설물은 급전용 변압기 또는 정류기용 변압기를 추가로 포함하며, 상기 변압기의 점검항목은 마모, 강도, 소음, 부식 또는 균열 항목을 포함하는 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템.
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| KR1020190142753A KR102266990B1 (ko) | 2019-11-08 | 2019-11-08 | 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템 |
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| KR1020190142753A KR102266990B1 (ko) | 2019-11-08 | 2019-11-08 | 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| KR20210056087A KR20210056087A (ko) | 2021-05-18 |
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ID=76158851
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020190142753A KR102266990B1 (ko) | 2019-11-08 | 2019-11-08 | 증강현실 기반 철도시설물 점검업무 관리 시스템 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102266990B1 (ko) |
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