KR102277632B1 - 철도 터널의 통합 안전진단 기능을 갖춘 자율 주행형 진단 어셈블리 - Google Patents

철도 터널의 통합 안전진단 기능을 갖춘 자율 주행형 진단 어셈블리 Download PDF

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Abstract

본 발명은 철도 터널의 안전성 검사를 위해 레일에서 자율 주행하며 검사대상별 상태 정보를 수집하고 통합 관리하는 철도 터널의 통합 안전진단 기능을 갖춘 자율 주행형 진단 어셈블리에 관한 것으로, 벽면촬영 카메라와, 벽면과의 거리를 측정하는 터널형상 측정기와, 상기 벽면촬영 카메라 및 터널형상 측정기의 동작을 제어하고 수집정보를 벽면 이상지점 정보로 데이터화하는 벽면검사용 컨트롤러가 구비된 터널 벽면 검사장치; 레일촬영 카메라와, 상기 레일촬영 카메라의 동작을 제어하고 수집정보를 레일 이상지점 정보로 데이터화하는 레일검사용 컨트롤러가 구비된 철도 레일 검사장치; 도상촬영 카메라와, 상기 도상촬영 카메라의 동작을 제어하고 수집정보를 도상 이상지점 정보로 데이터화하는 도상검사용 컨트롤러가 구비된 도상 검사장치; 주행영상 카메라와, 장애물을 감지하는 감지센서와, 상기 주행영상 카메라의 수집정보 또는 감지센서의 감지신호를 분석해서 장애물과의 벡터 거리를 측정하는 거리계측모듈과, 상기 주행영상 카메라와 감지센서 및 거리계측모듈에 의해 감지된 장애물의 배치 위치 중 유효 장애물로 판정할 위치 범위인 유효영역을 설정하고 유효 장애물을 판정하는 영역설정모듈과, 주행조작에 대응한 운전신호를 생성하고 영역설정모듈의 판정신호에 따라 정지신호를 생성하는 운전제어모듈과, 상기 운전신호와 정지신호에 따라 구동부의 동작을 제어하는 주행기기가 구비된 주행장치;를 포함하는 것이다.

Description

철도 터널의 통합 안전진단 기능을 갖춘 자율 주행형 진단 어셈블리{AUTONOMOUS INSPECTION ASSEMBLY TOTALY CHECKING ON TRANSIT TUNNEL}
본 발명은 철도 터널의 안전성 검사를 위해 레일에서 자율 주행하며 검사대상별 상태 정보를 수집하고 통합 관리하는 철도 터널의 통합 안전진단 기능을 갖춘 자율 주행형 진단 어셈블리에 관한 것이다.
철도 터널은 고속선(KTX), 일반선, 지하철 전용 통행 구간으로 크게 구분된다. 고속선(KTX)은 거리가 1km 이상인 장대터널의 비중이 높아서 신설된 터널도 복합적인 안전진단이 필수적으로 반복되어야 했고, 일반선과 지하철 전용 터널의 경우에는 10년 이상된 노후터널의 비중이 크므로 터널 자체와 터널 내의 주요 시설물에 대한 복합적인 검사와 기능적 안전진단이 요구되었다.
일반적으로 터널은 고중량의 철도차량이 통행하면서 노후화의 일종인 터널 변형, 백태, 부분 균열, 누수, 박리 등의 현상이 발생하여 터널의 붕괴 위험성을 높였다. 이러한 노후화는 운행 차량을 구조적으로 훼손시켜서 운행의 불편을 주었으며 심지어 안전사고의 발생 가능성을 증가시켰다.
하지만, 종래와 같이, 육안검사나 카메라 또는 레이저 등을 이용하여 이루어지는 터널 벽면의 검사만으로 터널의 안전을 진단하는 것은 한계가 있었다. 또한, 철도 레일과 도상에 대하여 개별적인 검사도 함께 이루어지고는 있으나, 터널 및 터널 내부의 주요 시설물에 대한 통합정보를 기반하여 터널 전체에 대한 전반적인 안전평가가 이루지지는 못하는 실정이었다.
국내 철도 터널은 신규 건설의 수요보다 기존 터널에 대한 효율적이고 체계적인 안전관리와 유지보수의 필요성이 절대적으로 요구되고 있으나, 현재와 같이 터널의 안전 진단을 위한 검측 데이터가 수작업에 의해 생성되고 비전산화 데이터의 형태로 보관 및 관리되고 있어서 고도화된 분석 기법이나 AI 등의 최신의 분석 기술을 적용하는데 많은 한계점이 있었다.
한편, 터널 검사는 전술한 바와 같이 터널 벽면 검사와 철도 레일 검사와 도상 검사로 크게 분류된다. 상기 검사는 대상에 따라 검사 방식과 활용되는 장비에 차이가 있으므로, 터널 벽면 검사를 위한 터널 벽면 검사장치와 철도 레일 검사를 위한 철도 레일 검사장치와 도상 검사를 위한 도상 검사장치는 서로 독립되었다. 또한, 상기 터널 벽면 검사장치와 철도 레일 검사장치와 도상 검사장치는 검사 결과에 따른 데이터의 형식 또한 차이가 있으므로, 검사결과 데이터는 대상별로 분류하여 개별적으로 관리되었다.
결국, 종래에는 터널의 안전성 검사를 위해 대상별로 특화된 복수의 장치를 이용해서 각각의 검사 작업을 수행해야 했고, 터널 검사를 통해 수집된 데이터량은 방대할 수밖에 없었다. 또한, 관리자는 터널의 검사 결과를 대상별로 파악해서 진단할 수밖에 없으므로, 터널의 벽면과 레일과 도상 별 검사 결과에 대한 상호 연관성을 파악하여 터널의 전체적인 상태를 진단하는데에도 한계가 있었다.
이러한 문제를 해소하기 위해서 종래에는 터널 벽면에 대한 검사결과 데이터와 철도 레일에 대한 검사결과 데이터와 도상에 대한 검사결과 데이터를 하나로 통합해서, 관리자가 터널 벽면, 레일, 도상에서 각각 확인된 터널 상태들의 상호 관련성을 일시에 파악할 수 있도록 하기 위한 데이터 통합 기술이 제안되었으나, 터널의 분야별 데이터를 상호 연계하고 형식을 통일시키는 등의 통합 과정이 곤란하여 현실화하는데 한계가 있었다.
한편, 종래에는 터널 벽면 검사장치와 철도 레일 검사장치와 도상 검사장치는 각각 레일을 타고 이동하는 주행장치에 탑재되어서 관리자의 수동 조작을 통해 이동과 정지를 반복하며 검사대상에 대한 정보 수집을 진행했다. 그러나 종래에는 서로 독립된 대상별 검사장치가 동일한 차량에 단순히 통합 장착된 것에 불과했고, 관리자는 검사장치의 조작과 더불어 주행을 제어해야 했으므로 검사 및 주행 조작의 불편으로 인해 정밀하면서도 균일한 촬영 및 계측에 어려움이 있었다.
이외에도 철도 터널 전반에 걸친 전문적인 안전 진단을 위해서 다양한 검사 방식을 통해 수집된 데이터의 원본 파괴를 최소화하고 빅 데이터의 최적화된 탐색을 위하여 데이터 웨어하우스 기반의 통합형 데이터 플랫폼 개발이 요구되었으며, 터널의 균열, 누수, 박리 또는 레일의 궤도틀림 등 터널 및 내부 시설물의 안전성 평가를 위한 다양한 검사 정보를 데이터 마이닝해서 위험요소를 예측하여 대비할 수 있게 하는 체계적인 데이터 관리 솔루션이 요구되었다.
선행기술문헌 1. 특허등록번호 제10-1018694호(2011.03.04 공고)
이에 본 발명은 상기의 문제를 해소하기 위한 것으로, 철도 터널에 구성된 터널 벽면과 레일과 도상을 일괄해 검사할 수 있고 안전한 자율 주행을 지속할 수 있으며 관리자의 작업량을 최소화해서 주기적인 터널 검사를 반복할 수 있는 철도 터널의 통합 안전진단 기능을 갖춘 자율 주행형 진단 어셈블리의 제공을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기의 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,
벽면촬영 카메라와, 벽면과의 거리를 측정하는 터널형상 측정기와, 상기 벽면촬영 카메라 및 터널형상 측정기의 동작을 제어하고 수집정보를 벽면 이상지점 정보로 데이터화하는 벽면검사용 컨트롤러가 구비된 터널 벽면 검사장치;
레일촬영 카메라와, 상기 레일촬영 카메라의 동작을 제어하고 수집정보를 레일 이상지점 정보로 데이터화하는 레일검사용 컨트롤러가 구비된 철도 레일 검사장치;
도상촬영 카메라와, 상기 도상촬영 카메라의 동작을 제어하고 수집정보를 도상 이상지점 정보로 데이터화하는 레일검사용 컨트롤러가 구비된 도상 검사장치;
주행영상 카메라와, 장애물을 감지하는 감지센서와, 상기 주행영상 카메라의 수집정보 또는 감지센서의 감지신호를 분석해서 장애물과의 벡터 거리를 측정하는 거리계측모듈과, 상기 주행영상 카메라와 감지센서 및 거리계측모듈에 의해 감지된 장애물의 배치 위치 중 유효 장애물로 판정할 위치 범위인 유효영역을 설정하고 유효 장애물을 판정하는 영역설정모듈과, 주행조작에 대응한 운전신호를 생성하고 영역설정모듈의 판정신호에 따라 정지신호를 생성하는 운전제어모듈과, 상기 운전신호와 정지신호에 따라 구동부의 동작을 제어하는 주행기기가 구비된 주행장치;
를 포함하는 철도 터널의 통합 안전진단 기능을 갖춘 자율 주행형 진단 어셈블리이다.
상기의 본 발명은, 자율 주행을 통해 터널 벽면과 레일과 도상을 일괄해 검사할 수 있고, 주행 중 장애물 감지를 통해 충돌 또는 추돌에 의한 안전사고의 발생을 방지하며, 장애물 감지 범위를 관리자가 조절해서 장애물 감지를 위한 데이터 처리 부담을 획기적으로 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 검사 장비의 자율 주행을 통해 관리자의 작업량을 최소화해서 주기적인 터널 검사를 반복할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 진단 어셈블리의 일 실시 예를 개략적으로 도시한 측면도이고,
도 2는 본 발명에 따른 진단 어셈블리의 일 실시 예를 도시한 블록도이고,
도 3은 본 발명에 따른 진단 어셈블리에 구성된 이동차의 일 실시 예를 도시한 블록도이고,
도 4는 본 발명에 따른 진단 어셈블리에 구성된 주행장치의 일 실시 예를 도시한 블록도이고,
도 5는 본 발명에 따른 진단 어셈블리에 유효영역이 설정된 일 실시 예를 보인 이미지이고,
도 6은 본 발명에 따른 진단 어셈블리에 설정된 유효영역의 일 예를 개략적으로 도시한 평면도이고,
도 7은 본 발명에 따른 진단 어셈블리에 검지영역과 한계영역이 설정된 일 실시 예를 보인 이미지이고,
도 8은 본 발명에 따른 진단 어셈블리에 설정된 유효영역의 다른 예를 개략적으로 도시한 평면도이고,
도 9은 본 발명에 따른 진단 어셈블리가 동작하는 순서의 일 실시 예를 도시한 플로차트이고,
도 10은 본 발명에 따른 진단 어셈블리의 통합 결과가 표시된 UI의 일 실시 예를 보인 페이지 이미지이고,
도 11은 본 발명에 따른 진단 어셈블리가 검사대상 및 검사구간을 분류해서 이상지점 정보를 표시한 일 실시 예를 보인 테이블 이미지이고,
도 12 내지 도 17은 본 발명에 따른 진단 어셈블리가 해당 페이지를 통해 이미지 형식으로 출력한 수집정보의 일 실시 예를 보인 이미지이다.
상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 분명해질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
이하, 본 발명을 구체적인 내용이 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 진단 어셈블리의 일 실시 예를 개략적으로 도시한 측면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 진단 어셈블리의 일 실시 예를 도시한 블록도이고, 도 3은 본 발명에 따른 진단 어셈블리에 구성된 이동차의 일 실시 예를 도시한 블록도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 진단 어셈블리는, 벽면촬영 카메라(110)와, 벽면과의 거리를 측정하는 터널형상 측정기(120)와, 벽면촬영 카메라(110) 및 터널형상 측정기(120)의 동작을 제어하고 수집정보를 데이터화하는 벽면검사용 컨트롤러(130)가 구비된 터널 벽면 검사장치(100); 레일촬영 카메라(210)와, 레일촬영 카메라(210)의 동작을 제어하고 수집정보를 데이터화하는 레일검사용 컨트롤러(220)가 구비된 철도 레일 검사장치(200); 도상촬영 카메라(310)와, 도상촬영 카메라(310)의 동작을 제어하고 수집정보를 데이터화하는 도상검사용 컨트롤러(320)가 구비된 도상 검사장치(300); 주행영상 카메라(510, 510')와, 장애물을 감지하는 감지센서(520, 520')와, 주행영상 카메라(510, 510')의 수집정보 또는 감지센서(520, 520')의 감지신호를 분석해서 장애물과의 벡터 거리를 측정하는 거리계측모듈(530)과, 주행영상 카메라(510, 510')와 감지센서(520, 520') 및 거리계측모듈(530)에 의해 감지된 장애물의 배치 위치 중 유효 장애물로 판정할 위치 범위인 유효영역을 설정하고 유효 장애물을 판정하는 영역설정모듈(540)과, 주행조작에 대응한 운전신호를 생성하고 영역설정모듈(540)의 판정신호에 따라 정지신호를 생성하는 운전제어모듈(550)과, 상기 운전신호와 정지신호에 따라 구동부(600)의 동작을 제어하는 주행기기(560)가 구비된 주행장치(500);를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 진단 어셈블리는, 터널 벽면 검사장치(100)와 철도 레일 검사장치(200)와 도상 검사장치(300) 각각의 수집정보를 통합해 처리해서 설정 프로세스에 따라 출력시키는 통합처리장치(400)가 더 구성될 수 있다.
본 실시의 진단 어셈블리는, 터널 벽면 검사장치(100)와 철도 레일 검사장치(200)와 도상 검사장치(300)와 주행장치(500)가 프레임(MM1)에 일체로 탑재되고, 프레임(MM1)은 레일(T3)과 맞물려 회전하는 휠(MM2)이 장착되며, 휠(MM2)은 프레임(MM1)에 설치된 구동부(600)의 동력을 받는 구조를 이룬다. 상기 구조로 된 이동차(MM)는 레일(T3)을 타고 터널 현장을 이동하며 검사대상을 촬영하거나 측정해서 정보를 수집한다.
터널 벽면 검사장치(100)는, 측벽과 천장을 촬영하도록 설치되는 복수의 벽면촬영 카메라(110)와, 벽면과의 거리를 측정하는 터널형상 측정기(120)와, 벽면촬영 카메라(110) 및 터널형상 측정기(120)의 동작을 제어하고 수집정보를 벽면 이상지점 정보로 데이터화하는 벽면검사용 컨트롤러(130)가 구비된다. 본 실시의 벽면촬영 카메라(110)는 1대의 벽면촬영 카메라(110)가 측벽과 천장을 촬영하기 위해 이동하는 방식일 수 있고, 측벽과 천장을 각각 촬영하도록 복수로 구성될 수 있다. 또한 벽면촬영 카메라(110)는 터널 벽면의 변형, 백태, 균열, 누수, 박리 등의 발생 지점 위치와 범위 등 터널 벽면의 세부 상태를 파악하기 위한 정보를 수집하기 위해서 단순 2차원 카메라가 설치될 수 있고, 문제가 발생한 지점의 위치 확인을 위해서 2대의 카메라가 동일한 벽면을 동시에 촬영해서 해당 촬영 영상 데이터 분석을 통해 상기 지점의 위치데이터를 파악할 수 있다. 본 실시의 터널형상 측정기(120)는 터널 형상을 검측하기 위하여 포인트 소스를 가지는 레이저를 구성하고, 상기 레이저는 터널의 단면을 향해 빔을 360도로 조사하도록 설치되어서 단면 형상을 측정한다. 본 실시의 벽면검사용 컨트롤러(130)는 벽면촬영 카메라(110) 및 터널형상 측정기(120)의 수집정보를 설정된 프로세스에 따라 지정 플랫폼의 데이터인 벽면 이상지점 정보로 변환한다.
터널 레일 검사장치(200)는, 레일촬영 카메라(210)와, 레일촬영 카메라(210)의 동작을 제어하고 수집정보를 레일 이상지점 정보로 데이터화하는 레일검사용 컨트롤러(220)가 구비된다. 본 실시의 레일촬영 카메라(210)는 단순 2차원 카메라로 되어서 레일(T3)의 두부 표면과 레일의 좌우 주변 및 도상(T2)과의 연결 상태정보를 수집하도록 촬영한다. 본 실시의 레일검사용 컨트롤러(220)는 레일촬영 카메라(210)의 수집정보를 설정된 프로세스에 따라 지정 플랫폼의 데이터인 레일 이상지점 정보로 변환한다. 레일촬영 카메라(210)는 벽면촬영 카메라(110)의 구성과 같이 레일(T3)의 세부 상태를 파악하기 위한 정보를 수집하기 위해서 단순 2차원 카메라가 설치될 수 있고, 문제가 발생한 지점의 위치 확인을 위해서 2대의 카메라가 동일한 레일(T3) 위치를 동시에 촬영해서 해당 촬영 영상 데이터 분석을 통해 상기 지점의 위치데이터를 파악할 수 있다.
도상 검사장치(300)는, 도상촬영 카메라(310)와, 도상촬영 카메라(310)의 동작을 제어하고 수집정보를 도상 이상지점 정보로 데이터화하는 도상검사용 컨트롤러(320)가 구비된다. 본 실시의 도상촬영 카메라(310)는 단순 2차원 카메라로 되어서 도상(T1)의 표면 상태정보를 수집하도록 촬영한다. 본 실시의 도상검사용 컨트롤러(320)는 도상촬영 카메라(310)의 수집정보를 설정된 프로세스에 따라 지정 플랫폼의 데이터인 도상 이상지점 정보로 변환한다. 도상촬영 카메라(310)는 벽면촬영 카메라(110)의 구성과 같이 도상(T1)의 세부 상태를 파악하기 위한 정보를 수집하기 위해서 단순 2차원 카메라가 설치될 수 있고, 문제가 발생한 지점의 위치 확인을 위해서 2대의 카메라가 동일한 도상(T1) 위치를 동시에 촬영해서 해당 촬영 영상 데이터 분석을 통해 상기 지점의 위치데이터를 파악할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 진단 어셈블리는, 터널 벽면 검사장치(100)와 철도 레일 검사장치(200)와 도상 검사장치(300) 각각의 수집정보에 터널의 검사구간 단위 분류가 가능하도록 터널위치정보를 링크해서 저장하는 정보 저장부(MM3)를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 진단 어셈블리는 이동차(MM)에 장착된 터널 벽면 검사장치(100)와 철도 레일 검사장치(200)와 도상 검사장치(300)가 정보를 수집하는 즉시 검사결과 통합처리장치(400)에 해당 수집정보를 실시간으로 전송할 수 있지만, 이동차(MM)가 지정된 구간을 주행하며 정보를 수집한 이후에 수집정보를 일시에 검사결과 통합처리장치(400)에 전달할 수도 있다. 이를 위해서 터널 벽면 검사장치(100)와 철도 레일 검사장치(200)와 도상 검사장치(300)가 수집한 정보에, 이동차(MM)가 실측한 터널의 위치데이터 또는 터널에 설치된 표지를 통해 확인한 터널의 위치데이터를 터널위치정보로 링크하고, 이동차(MM)에 구성된 정보 저장부(MM3)에 저장한다. 따라서 검사결과 통합처리장치(400)는 터널 벽면 검사장치(100)와 철도 레일 검사장치(200)와 도상 검사장치(300) 각각의 수집정보인 벽면 이상지점 정보와 레일 이상지점 정보와 도상 이상지점 정보를 터널의 검사구간 단위로 분류할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 진단 어셈블리에 구성된 주행장치의 일 실시 예를 도시한 블록도이고, 도 5는 본 발명에 따른 진단 어셈블리에 유효영역이 설정된 일 실시 예를 보인 이미지이고, 도 6은 본 발명에 따른 진단 어셈블리에 설정된 유효영역의 일 예를 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 7은 본 발명에 따른 진단 어셈블리에 검지영역과 한계영역이 설정된 일 실시 예를 보인 이미지이고, 도 8은 본 발명에 따른 진단 어셈블리에 설정된 유효영역의 다른 예를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 진단 어셈블리의 이동차(MM)는 프레임(MM1)에 탑재된 터널 벽면 검사장치(100)와 터널 레일 검사장치(200)와 도상 검사장치(300)가 이동하며 검사대상별 이상지점 정보를 수집하도록, 자율 주행을 위한 주행장치(500)와 구동부(600)를 구성한다. 본 실시의 주행장치(500)는, 주행영상 카메라(510, 510')와, 장애물을 감지하는 감지센서(520, 520')와, 주행영상 카메라(510, 510')의 수집정보 또는 감지센서(520, 520')의 감지신호를 분석해서 장애물과의 벡터 거리를 측정하는 거리계측모듈(530)과, 주행영상 카메라(510, 510')와 감지센서(520, 520') 및 거리계측모듈(530)에 의해 감지된 장애물의 배치 위치 중 유효 장애물로 판정할 위치 범위인 유효영역(Z)을 설정하고 유효 장애물을 판정하는 영역설정모듈(540)과, 주행조작에 대응한 운전신호를 생성하고 영역설정모듈(540)의 판정신호에 따라 정지신호를 생성하는 운전제어모듈(550)과, 상기 운전신호와 정지신호에 따라 구동부(600)의 동작을 제어하는 주행기기(560)가 구비된다. 주행영상 카메라(510, 510')는 이동차(MM)의 전방 또는 후방 영상을 촬영하도록 이동차(MM)의 선단과 미단에 각각 설치될 수 있다. 또한, 감지센서(520, 520') 역시 이동차(MM)의 전방 또는 후방의 장애물을 감지하도록 이동차(MM)의 선단과 미단에 각각 설치될 수 있다.
본 실시의 주행영상 카메라(510, 510')는, 주행 중인 이동차(MM)의 전방(또는 후방) 영상을 수집할 수 있고, 2대의 카메라가 촬영한 동일 영역의 이미지를 영상 분석해서 특정 지점과의 거리도 계측할 수 있다.
본 실시의 감지센서(520, 520')는 전방(또는 후방)의 장애물을 감지한다. 진단 어셈블리를 활용해서 터널의 안전검사를 위한 검측 작업 시에 터널 현장은 복수의 작업자가 다른 현장작업을 진행하게 되고 화물의 운반 또는 현장 작업의 지원을 위하여 모터카(미도시함)가 운행될 수 있다. 일반적으로는 모든 작업 내용과 모터카의 운행정보가 공유되므로 이동차(MM)의 안전한 주행이 가능하지만, 예상하지 못한 문제로 인하여 이동차(MM)는 장애물과 추돌 또는 충돌하는 위험이 발생할 수도 있다. 따라서 안전사고를 방지하기 위하여 모든 작업자는 원거리 식별이 가능한 LED 안전띠를 착용하고 있으며, 모터카 역시 식별 가능하도록 후방등 또는 전조등이 설치될 수 있다. 이에 상응해서 감지센서(520, 520')는 광 감지 기능과 모션 감지 기능을 갖출 수 있고, 감지된 광과 모션의 주체가 위치한 지점을 주행영상 카메라(510, 510')가 수집한 영상 이미지에서 추출할 수 있다. 또한 감지센서(520, 520')는 광 감지와 모션 감지 이외에 초음파 방식에 의한 감지 기능도 포함할 수 있다. 초음파 방식의 감지센서(520, 520')는 일정한 주파수를 이동차(MM)를 시점으로 방사하고, 이동차(MM)의 주변와 반사된 신호를 수신해서 분석을 통해 장애물의 존재 여부를 판단한다. 주지된 바와 같이, 광 감지 기능의 감지센서(520, 520')는 컬러, 조도, 광선속 등이 기준치에 해당하는 광원의 존재를 확인한다. 또한, 모션 감지 기능의 감지센서(520, 520')는 촬영 영상 이미지에서 특정 객체이미지의 변형을 추출하여 모션 여부를 감지한다. 또한, 초음파 방식의 감지센서(520, 520')는 지정된 파역의 음파를 발사 및 수신해서 미확인된 객체를 감지한다.
본 실시의 거리계측모듈(530)은, 주행영상 카메라(510, 510')의 수집정보 또는 감지센서(520, 520')의 감지신호를 분석해서 장애물과의 벡터 거리를 측정한다. 일 예를 들면, 주행영상 카메라(510, 510')가 1대이고 감지센서(520, 520')가 초음파 방식인 경우엔, 거리계측모듈(530)은 수신된 초음파의 크기를 방사 주파수의 크기와 대비해 분석하여 장애물과의 벡터 거리를 계측한다. 다른 예를 들면, 주행영상 카메라(510, 510')가 동일한 영역을 촬영하도록 2대가 설치되고 감지센서(520, 520')가 광 또는 모션을 감지하고 영상 이미지에서 광 또는 모션의 주체를 추출하는 방식인 경우엔, 거리계측모듈(530)은 주행영상 카메라(510, 510')의 수신 영상 이미지에서 상기 주체가 표시된 지점의 위치를 3차원 좌표값으로 분석하여 주체와의 벡터 거리를 계측한다. 2대의 주행영상 카메라(510, 510')가 동일 영역을 촬영하여 수집한 영상 이미지를 분석해서 특정 지점의 3차원 벡터 거리를 계측하는 기술과, 초음파를 이용하여 특정 지점의 벡터 거리를 계측하는 기술은 이미 공지의 기술이므로, 이에 대한 구체적인 기술 프로세스와 구성 장치에 대한 설명은 생략한다.
영역설정모듈(540)은 주행영상 카메라(510, 510')와 감지센서(520, 520') 및 거리계측모듈(530)에 의해 감지된 장애물의 배치 위치 중 유효 장애물로 판정할 위치 범위인 유효영역(Z)을 설정하고 유효 장애물을 판정한다. 전술한 바와 같이 감지센서(520, 520')는 이동차(MM)의 전방(또는 후방)을 실시간으로 감지하며 충돌 또는 추돌을 일으키는 유효 장애물의 존재 여부를 확인해야 한다. 그러나 이동차(MM) 전방에 위치한 터널 내에는 수많은 장비와 시설들이 설치되어 있고, 도상(T1) 및 레일(12)에도 다양한 장치들이 장착되어 있으므로, 감지센서(520, 520')는 이동차(MM)의 이동에 장애가 되지 않는 물체도 장애물로 감지하여 이동차(MM)의 이동을 정지시킬 수 있었다. 더욱이 이동차(MM)가 주행 중에 전방 전체를 실시간으로 감지하며 판단하는 것은 이동차(MM)의 이동 속도 대비 장시간이 요구되고 데이터 처리에 있어 큰 부하를 일으키므로, 이동차(MM)를 감속시키거나 빠른 프로세싱이 가능한 고가의 감지센서(520, 520') 및 거리계측모듈(530)을 설치해야 하는 비효율성이 있었다. 따라서 이동차(MM)의 이동에 실질적으로 장애를 줄 수 있는 유효 장애물의 위치 범위를 유효영역(Z)으로 설정해서, 감지센서(520, 520')가 유효영역(Z) 이내만을 스캔하고 장애물을 감지하도록 한다.
일반적으로 철도 터널은 도 5의 (a)도면과 도 7의 (a)도면과 같은 아치형 구조와, 도 5의 (b)도면 및 도 7의 (b)도면과 같은 박스형 구조가 있다. 이동차(MM)는 상,하행의 복선 레일에서 도 5의 (a)도면과 같이 상행, 도 5의 (b)도면과 같이 하행만 주행하며 터널 검사를 진행하고, 감지센서(520, 520')와 거리계측모듈(530)은 설정된 유효영역(Z)에 해당하는 한계영역(12) 이내의 장애물만을 스캔하며 이동차(MM)의 충돌 또는 추돌을 방지한다.
이동차(MM)가 도 7의 (a)도면과 같은 아치형 터널을 주행할 경우에 영역설정모듈(540)에 설정되는 유효영역(Z)의 시점 구간인 한계영역(12)은 좌측 경계가 상행 레일 및 하행 레일의 중앙부분이 되고, 우측 경계가 도상(T1)의 우측 종점 부분이 되고, 하측 경계가 레일 상부이 되며, 상측 경계가 터널 상부에 위치된 시설물과 간섭이 발생하지 않는 공간 부분까지가 된다. 여기서, 도 5 및 도 7에 도시된 한계영역(12)의 시점(LS, RS)은 이동차(MM)로부터 일정한 이격 거리에 위치한다. 본 실시 예에서 유효영역(Z)의 시점 구간인 한계영역(12)을 특정 위치로 지정했으나, 이외에도 레일(T3)로부터의 거리로 지정할 수 있다.
감지센서(520, 520')와 거리계측모듈(530)은 이동차(MM)의 전,후방 전체를 스캔할 필요 없이 영역설정모듈(540)에 의해 설정된 유효영역(Z)인 한계영역(12)만을 스캔하면 되고, 이를 통해 전,후방 장애물 감지를 위한 영상처리 시간과 연산량을 줄일 수 있고 이동차(MM)의 제작 단가를 절감할 수 있다. 참고로, 영역설정모듈(540)은 주행영상 카메라(510, 510')가 촬영한 영상 이미지를 영상 분석해서 프로그래밍된 프로세스에 따라 한계영역(12)을 자동 설정하거나, 주행영상 카메라(510, 510')가 촬영한 영상 이미지에서 관리자가 직접 범위를 지정하여 한계영역(12)을 설정할 수 있다.
참고로, 유효영역(Z) 설정의 일 예를 설명하면, 유효영역(Z)의 상하좌우 각 경계가 위치하는 레일(T3)로부터의 거리가 입력되면, 영역설정모듈(540)은 주행영상 카메라(510, 510')의 촬영 영상 이미지 내 특정 지점에 해당 경계 라인을 표시해서 유효영역(Z)의 시점인 한계영역(12)으로 설정한다. 도 5 및 도 6과 같이 한계영역(12)의 시점(LS, RS)은 이동차(MM)로부터 이격되므로, 상기 경계 라인은 촬영 영상 이미지의 중간 위치에 표시된다. 한계영역(12)의 시점(LS, RS)이 표시되는 촬영 이미지 내 특정 지점은 레일(T3)로부터의 거리와 이동차(MM)로부터의 이격 거리에 해당하는 실제 위치가 촬영 영상 이미지에 표시된 지점이다.
유효영역(Z) 설정의 다른 예를 설명하면, 주행영상 카메라(510, 510')가 촬영한 촬영 영상 이미지 내 특정 지점에 관리자가 유효영역(Z)의 경계 라인을 표시하면, 상기 촬영 영상 이미지 내 경계 라인의 실제 위치를 거리계측모듈(530)의 거리 측정을 통해 확인하고, 상기 실제 위치의 범위 이내를 유효영역(Z)으로 해서 장애물 확인에 활용한다.
한편, 한계영역(12)의 설정과 관련한 상기 실시 예는 도 6과 같이 유효영역(Z)의 시점(LS, RS)만이 설정되므로, 감지센서(520, 520')와 거리계측모듈(530)은 한계영역(12) 이내에 위치하는 장애물만을 유효 장애물로 감지해서 이동차(MM)의 주행을 제어하면 된다. 그러나 한계영역(12)이 이동차(MM)와 지나치게 근접하면 한계영역(12) 이내의 장애물 유무를 최종 판단하기 이전에 이동차(MM)가 장애물과 추돌 또는 충돌할 수 있고, 한계영역(12)이 이동차(MM)와 지나치게 이격하면 한계영역(12)과 이동차(MM) 사이에 갑자기 접근한 장애물을 미처 감지하지 못하고 이동차(MM)가 장애물과 추돌 또는 충돌할 수 있다.
따라서 영역설정모듈(540)은 유효영역(Z)의 시점(LS, RS)인 한계영역(12) 설정과 더불어, 시점(LS, RS)으로부터 일정 거리에 위치하는 지점을 유효영역(Z)의 종점(LF, RF)인 검지영역(13)으로 설정해서, 도 8과 같이 유효영역(Z)을 한계영역(12)과 검지영역(13)으로 이루어진 3차원 공간으로 생성한다. 영역설정모듈(540)은 3차원 공간의 유효영역(Z)에 존재하는 장애물만을 유효 장애물로 판정한다.
참고로, 전술한 바와 같이 한계영역(12)의 좌,우측 경계와 상,하측 경계가 특정 지점에 지정되므로, 한계영역(12)에 상응하는 검지영역(13) 역시 한계영역(12)에 상응하는 지점을 기준으로 설정된다. 따라서 영역설정모듈(540)은 도 7과 같이 원근감이 표현된 영상 이미지를 분석해서 레일(T3)의 형태에 따라 상기 경계 기준의 위치점을 지정한다. 즉, 원거리일수록 레일(T3) 형태가 좁아지게 보이므로, 한계영역(12)을 해당 비율에 맞춰 축소해서 검지영역(13)을 생성하고, 해당 비율로 축소된 레일(T3) 이미지의 위치에 검지영역(13)을 표시하는 것이다. 결국, 도 7의 (a)도면과 같이 레일(T3)이 직진 구간인 영상 이미지에는 검지영역(13)이 한계영역(12)의 중앙 부분에 표시되고, 도 7의 (b)도면과 같이 레일(T3)이 곡선 구간인 영상 이미지에는 검지영역(13)이 한계영역(12)에서 편중하게 표시된다.
운전제어모듈(550)은 지정된 속도를 유지하며 주행하도록 프로그래밍 되어서 프로그래밍 결과에 따라 운전신호를 생성하거나, 리모컨트롤러 등을 이용한 주행조작에 따라 운전신호를 생성한다. 또한, 주행영상 카메라(510, 510')와 감지센서(520, 520')와 거리계측모듈(530)과 영역설정모듈(540)의 프로세싱을 통해 이동차(MM)의 주행 전방에 유효 장애물이 확인되면 영역설정모듈(540)은 판정신호를 생성하고, 운전제어모듈(550)은 상기 판정신호에 대응해서 정지신호를 생성한다.
주행기기(560)는 운전제어모듈(550)의 운전신호와 정지신호에 따라 구동부(600)의 동작을 제어한다. 본 실시의 구동부(600)는, 동력을 일으키는 구동축 모터와, 상기 운전신호에 따라 구동축 모터의 구동 스위치를 조작하는 구동축 드라이버와, 상기 정지신호에 따라 구동축 모터의 정지 스위치를 조작하는 운전차단회로 등을 구성할 수 있다.
도 2을 참조하면, 본 발명에 따른 진단 어셈블리는, 터널 벽면 검사장치(100)와 철도 레일 검사장치(200)와 도상 검사장치(300)와 검사결과 통합처리장치(400)로 구성된 진단 어셈블리에 있어서, 검사결과 통합처리장치(400)는, 터널 벽면 검사장치(100)에 의해 수집된 벽면 이상지점 정보와, 철도 레일 검사장치(200)에 의해 수집된 레일 이상지점 정보와, 도상 검사장치(300)에 의해 수집된 도상 이상지점 정보를 철도 터널의 검사구간 단위로 분류 가능하도록 저장하는 데이터 저장모듈(410); 프로세스에 따라 데이터 저장모듈(410)에서 벽면 이상지점 정보와 레일 이상지점 정보와 도상 이상지점 정보를 검색해 출력시키는 데이터 처리모듈(420); 상기 검사구간과 검사대상이 행렬로 분류된 테이블 그래픽을 생성하고, 데이터 처리모듈(420)에서 검색된 정보인 벽면 이상지점과 레일 이상지점과 도상 이상지점 각각의 수량이 테이블 그래픽의 해당 셀에 시각적으로 표현되도록 처리하는 GUI 모듈(430);을 포함한다.
터널 벽면 검사장치(100)는 터널의 측벽과 천장을 촬영하고 벽면의 굴곡 상태를 계측하기 위한 카메라와 레이저 거리 측정기 등의 기기가 구성된다.
철도 레일 검사장치(200)는 레일의 변형과 기울어짐 등을 계측하며, 이를 위한 다양한 계측기가 구성된다.
도상 검사장치(300)는 레일 및 침목으로부터 전달되는 차량하중을 노반에 넓게 분산시키고 침목을 일정한 위치에 고정시키는 구조부분을 검사하며, 이를 위해 도상의 평면 촬영을 위한 카메라 등의 기기가 구성된다.
본 진단 어셈블리에 구성된 터널 벽면 검사장치(100)와 철도 레일 검사장치(200)와 도상 검사장치(300)는 레일을 따라 이동하며 검사대상을 촬영 또는 계측한다.
검사결과 통합처리장치(400)는, 터널 벽면 검사장치(100)와 철도 레일 검사장치(200)와 도상 검사장치(300)에서 각각 수집된 정보가 통합되어 일괄 출력되도록 프로세싱하며, 이를 위해 데이터 저장모듈(410)과 데이터 처리모듈(420)과 GUI 모듈(430)로 구성된다. 따라서 터널 벽면 검사장치(100)와 철도 레일 검사장치(200)와 도상 검사장치(300)에서 각각 수집한 데이터를 검사결과 통합처리장치(400)가 통합 처리하므로, 관리자는 동일한 모니터를 통해 터널 벽면과 레일과 도상의 상태를 일괄해서 파악할 수 있다. 더 나아가 본 발명에 따른 검사결과 통합처리장치(400)는 터널 벽면과 레일과 도상 각각의 이상 현황과 이상 지점의 분포 현황을 직관적으로 파악할 수 있다.
상기 기능을 구현하기 위해 검사결과 통합처리장치(400)의 데이터 저장모듈(410)은, 터널 벽면 검사장치(100)에 의해 수집된 벽면 이상지점 정보와, 철도 레일 검사장치(200)에 의해 수집된 레일 이상지점 정보와, 도상 검사장치(300)에 의해 수집된 도상 이상지점 정보를 철도 터널의 검사구간 단위로 분류 가능하도록 저장한다. 여기서 상기 검사구간은 터널 내에 위치이며, 본 실시 예의 검사구간은 터널을 일정 간격으로 분할하여 설정한다. 그러나 검사구간의 분할 기준은 이에 한정하지 않으며, 이외에도 특정 장소별로 분할해서 설정할 수 있다.
상기 벽면 이상지점 정보는 벽면의 촬영 영상 데이터와 벽면의 굴곡 상태 데이터와 터널의 단면 형상 데이터 등을 포함하고, 상기 데이터들의 분석을 통해 터널 변형 지점과 개수, 백태 발생 지점과 개수, 균열 지점과 개수, 누수 지점과 개수, 박리 지점과 개수 등의 이상 내용을 파악해서 벽면 이상지점 정보에 세부항목으로 포함한다. 상기 레일 이상지점 정보는 레일의 촬영 영상 데이터와 레이저 측정 데이터와 조도 측정 데이터 등을 포함하고, 상기 데이터들의 분석을 통해 궤도 틀림 지점과 개수, 파상 마모 지점과 개수, 체결구 탈락 지점과 개수, 체결구 파손 지점과 개수, 레일 마모와 개수 등의 이상 내용을 파악해서 레일 이상지점 정보에 세부항목으로 포함한다. 상기 도상 이상지점 정보는 도상의 촬영 영상 데이터와 조도 측정 데이터 등을 포함하고, 상기 데이터들의 분석을 통해 백태 발생 지점과 개수, 균열 지점과 개수, 누수 지점과 개수, 박리 지점과 개수 등의 이상 내용을 파악해서 도상 이상지점 정보에 세부항목으로 포함한다. 이상지점 정보에 구성된 세부항목은 자동 분석을 통해 검출될 수도 있으나, 관리자의 측정 데이터 분석을 통해 검출될 수 있다. 데이터 저장모듈(410)은 세부항목별 검출 개수를 카운팅하고, 세부항목이 포함된 이상지점 정보를 철도 터널의 검사구간 단위로 분류해 저장한다.
데이터 처리모듈(420)은 설정된 프로세스에 따라 데이터 저장모듈(410)에서 벽면 이상지점 정보와 레일 이상지점 정보와 도상 이상지점 정보를 검색해 출력시킨다. 데이터 처리모듈(420)은 특정 입력값을 수신하면 지정된 데이터를 검색해서 출력시키며, 이를 통해 GUI 모듈(430)은 테이블 그래픽과 현황페이지와 수집페이지 등을 모니터에 출력할 수 있고, 테이블 그래픽과 현황페이지와 수집페이지 등에 구성된 항목별로 해당하는 데이터를 게시할 수 있다.
GUI 모듈(430)은 상기 검사구간과 검사대상이 행렬로 분류된 테이블 그래픽을 생성하고, 데이터 처리모듈(420)에서 검색된 정보인 벽면 이상지점과 레일 이상지점과 도상 이상지점 각각의 수량이 테이블 그래픽의 해당 셀에 시각적으로 표현되도록 처리하는 을 포함한다. 데이터 처리모듈(420)과 GUI 모듈(430)에 대한 보다 상세한 내용은 실시 예를 통해 아래에서 설명한다.
도 9은 본 발명에 따른 진단 어셈블리가 동작하는 순서의 일 실시 예를 도시한 플로차트이고, 도 10은 본 발명에 따른 진단 어셈블리의 통합 결과가 표시된 UI의 일 실시 예를 보인 페이지 이미지이고, 도 11은 본 발명에 따른 진단 어셈블리가 검사대상 및 검사구간을 분류해서 이상지점 정보를 표시한 일 실시 예를 보인 테이블 이미지이고, 도 12 내지 도 17은 본 발명에 따른 진단 어셈블리가 해당 페이지를 통해 이미지 형식으로 출력한 수집정보의 일 실시 예를 보인 이미지이다.
도 2 내지 도 17을 참조하면, 본 발명에 따른 자동화 진단 방법은 다음과 같다.
S10; 이상지점 정보 저장 단계
데이터 저장모듈(410)은 터널 벽면 검사장치(100)에 의해 수집된 벽면 이상지점 정보와, 철도 레일 검사장치(200)에 의해 수집된 레일 이상지점 정보와, 도상 검사장치(300)에 의해 수집된 도상 이상지점 정보를 저장한다.
상기 이상지점 정보는 터널 벽면 검사장치(100)와 철도 레일 검사장치(200)와 도상 검사장치(300)에 구성된 기기의 순수 촬영 영상과 계측값은 물론 자동 연산 또는 관리자의 분석 등을 통해 검출된 데이터를 포함한다. 또한, 상기 벽면 이상지점 정보는 벽면의 촬영 영상 데이터와 벽면의 굴곡 상태 데이터와 터널의 단면 형상 데이터 등을 포함하고, 상기 데이터들의 분석을 통해 터널 변형 지점과 개수, 백태 발생 지점과 개수, 균열 지점과 개수, 누수 지점과 개수, 박리 지점과 개수 등의 이상 내용을 파악해서 벽면 이상지점 정보에 세부항목으로 포함한다. 상기 레일 이상지점 정보는 레일의 촬영 영상 데이터와 레이저 측정 데이터와 조도 측정 데이터 등을 포함하고, 상기 데이터들의 분석을 통해 궤도 틀림 지점과 개수, 파상 마모 지점과 개수, 체결구 탈락 지점과 개수, 체결구 파손 지점과 개수, 레일 마모와 개수 등의 이상 내용을 파악해서 레일 이상지점 정보에 세부항목으로 포함한다. 상기 도상 이상지점 정보는 도상의 촬영 영상 데이터와 조도 측정 데이터 등을 포함하고, 상기 데이터들의 분석을 통해 백태 발생 지점과 개수, 균열 지점과 개수, 누수 지점과 개수, 박리 지점과 개수 등의 이상 내용을 파악해서 도상 이상지점 정보에 세부항목으로 포함한다.
데이터 저장모듈(410)은 상기 이상지점 정보를 해당 철도 터널의 검사구간 단위로 분류해서 관리한다. 따라서 검사구간별로 해당하는 벽면 이상지점 정보와 레일 이상지점 정보와 도상 이상지점 정보가 링크된다.
한편, 데이터 저장모듈(410)은 터널에 관한 정보가 저장되고, 벽면 이상지점 정보와 레일 이상지점 정보와 도상 이상지점 정보는 터널별로 저장된다. 따라서 터널이 선택되면, 해당 터널에 링크된 벽면 이상지점 정보와 레일 이상지점 정보와 도상 이상지점 정보가 검색된다. 참고로, 터널에 관한 정보는 터널명, 검측일시, 시점 위치, 종점 위치, 거리, 검측항목, 검측속도, 변형 여부에 대한 데이터는 물론 도 10의 'C'와 같이 검사대상별 이상지점의 총합 등이 포함된다.
데이터 저장모듈(410)은 벽면 이상지점 정보와 레일 이상지점 정보와 도상 이상지점 정보를 검사구간별로 통합 분류해서 식별코드가 설정된 데이터셋으로 관리한다. 따라서 관리자가 검사구간을 선택하면 데이터 처리모듈(420)은 해당 식별코드로 데이터 저장모듈(410)을 검색해서, 해당 검사구간에 속하는 벽면 이상지점 정보와 레일 이상지점 정보와 도상 이상지점 정보를 일괄 검색한다.
S20; 터널 정보 검색 단계
관리자에 의해 터널명, 터널에 설정된 식별코드 등이 검사결과 통합처리장치(400)에 입력되면, 데이터 처리모듈(420)은 데이터 저장모듈(410)에서 해당하는 터널에 관한 정보와 벽면 이상지점 정보와 레일 이상지점 정보와 도상 이상지점 정보를 검색한다.
S30; 이상지점 분포 현황 테이블 출력 단계
데이터 처리모듈(420)은 데이터 저장모듈(410)에서 검색된 검사구간별 벽면 이상지점 정보와 레일 이상지점 정보와 도상 이상지점 정보를 GUI 모듈(430)에 입력하고, GUI 모듈(430)은 도 10의 'A'를 확대해서 보인 도 11과 같이 상기 검사구간과 검사대상이 행렬로 분류되어 생성된 테이블 그래픽에 이상지점 정보를 표현한다. 본 실시 예에서 상기 테이블 그래픽은 행(ROW) 라인에 검사구간이 분류되었고, 열(COLUMN) 라인에 검사대상이 분류되었다. 결국, 행 라인과 열 라인이 서로 교차하는 셀에는 해당하는 이상지점 정보가 게시된다.
GUI 모듈(430)은 셀에 게시되는 이상지점 정보의 수량이 다른 이상지점 정보와 직관적으로 대비할 수 있도록 숫자와 색상 중 선택된 하나 이상으로 표현할 수 있다. 본 실시 예에서 GUI 모듈(430)은 검사구간과 검사대상별 이상지점의 개수를 해당 셀에 숫자로 표현해서 다른 검사구간과 바로 비교할 수 있도록 했다.
또한, GUI 모듈(430)은 검사구간과 검사대상별 이상지점의 수량을 색상으로 표현해서 다른 검사구간과 시각적으로 바로 비교할 수 있도록 했다. 이를 좀 더 상세히 설명하면, 이상지점의 개수가 많은 검사구간의 셀일수록 상대적으로 농도가 짙은 색상으로 표현해서, 관리자가 셀에 게시된 숫자를 직접 확인하지 않아도 이상지점이 많은 검사구간과 검사대상을 직관적으로 바로 식별해 확인할 수 있도록 했다. 이러한 GUI 프로세스는 관리자가 터널의 이상지점 분포 현황을 바로 파악하고 이상의 발생 이유도 추측할 수 있으며 이상이 발생할 터널 내 구간도 예측해서 사전에 조치할 수 있게 했다.
참고로, 본 실시 예에서 해당 터널의 테이블 그래픽에는 '구간 15'에 이상지점이 상대적으로 많음이 표현되었고,
한편, GUI 모듈(430)은 상기 테이블 그래픽을 검사구간 선택이 가능하도록 설정한다. 따라서 관리자가 상기 테이블 그래픽에서 특정 검사구간을 클릭해 선택할 수 있고, 데이터 처리모듈(420)은 선택된 상기 검사구간의 식별코드를 확인해서 데이터 저장모듈(410)에서 해당 데이터셋을 검색한다.
S40; 현황페이지 출력 단계
상기 테이블 그래픽에서의 검사구간 선택을 통해 데이터셋이 검색되면, GUI 모듈(430)은 데이터 처리모듈(420)로부터 수신된 데이터셋의 벽면 이상지점 정보와 레일 이상지점 정보와 도상 이상지점 정보가 검사대상의 파트 또는 세부항목별로 분류하여 표시된 현황페이지를 도 10의 'B'를 확대해서 보인 도 12와 같이 생성해 출력시킨다.
본 실시의 현황페이지는 철도 터널의 벽면 모습과 레일 모습과 도상 모습이 표현된 바탕이미지의 해당 파트에 벽면 이상지점 정보와 레일 이상지점 정보와 도상 이상지점 정보가 표시된 것으로, 상기 바탕이미지는 터널의 단면 모습을 이룬다. 따라서 본 실시의 바탕이미지는 벽면 파트와 레일 파트와 도상 파트로 분할되고, 벽면 이상지점 정보와 레일 이상지점 정보와 도상 이상지점 정보는 도 12와 같이 상기 바탕이미지의 각 파트별로 표시된다.
더 나아가 GUI 모듈(430)은 상기 벽면 파트와 레일 파트와 도상 파트를 각각 하위 파트로 추가 분할할 수 있다. 일 예를 들어 설명하면, 상기 벽면 파트는 좌측벽부(L)와 천장부(CT)와 우측벽부(R)로 추가 분할될 수 있고, 상기 레일 파트는 하행 레일과 상행 레일로 추가 분할될 수 있고, 상기 도상 파트는 좌측 도상(LL)과 중앙 도상(LR+RL)과 우측 도상(RR)으로 추가 분할될 수 있다.
GUI 모듈(430)은 상기 파트로 분할 구성된 바탕이미지의 해당 위치에 데이터 처리모듈(420)이 검색한 이상지점 정보별 세부항목을 표시하고, 상기 세부항목별 이상지점 개수도 게시한다. 따라서 관리자는 특정 검사구간에 위치한 검사대상별 이상 내용을 구체적이면서 직관적으로 확인할 수 있고, 이를 통해 이상 발생 현황도 파악하여 이해할 수 있다.
S50; 수집정보 검색 단계
GUI 모듈(430)은 현황페이지의 구성 그래픽을 파트 또는 세부항목 선택이 가능하도록 설정하고, 데이터 처리모듈(420)은 파트 그래픽 또는 세부항목 그래픽 선택을 통해 항목코드가 입력되면 데이터 저장모듈(410)에서 해당 세부항목의 수집정보를 검색한다.
도 12와 같이 현황페이지에는 각 파트별로 '데이터 보기' 메뉴가 포함되고, GUI 모듈(430)은 상기 메뉴 클릭 시 항목코드를 발생시킨다. 따라서 데이터 처리모듈(420)은 항목코드를 확인하고 검색할 수 있다.
본 실시 예에서 GUI 모듈(430)은 파트가 선택되도록 했으나, 이외에도 세부항목별로 메뉴키를 생성해서 해당 세부항목 관련 수집정보만이 검색되도록 할 수 있다.
S60; 수집페이지 출력 단계
데이터 저장모듈(420)에 저장된 수집정보는 도 12 내지 도 17와 같이 터널 벽면의 변형, 백태, 균열, 누수, 박리 여부를 시각적으로 파악할 수 있는 촬영 영상 데이터와 벽면의 굴곡 상태 데이터와 터널의 단면 형상 데이터(3D 스캔 검측 데이터) 등을 포함한다. 또한, 터널 레일의 궤도 틀림 지점과 개수, 파상 마모 지점과 개수, 체결구 탈락 지점과 개수, 체결구 파손 지점과 개수, 레일 마모와 개수 등을 시각적으로 파알할 수 있는 촬영 영상 데이터와 레이저 측정 데이터와 조도 측정 데이터 등을 포함한다. 또한, 터널 도상의 백태 발생 지점과 개수, 균열 지점과 개수, 누수 지점과 개수, 박리 지점과 개수 등의 이상 내용을 파악할 수 있는 촬영 영상 데이터와 조도 측정 데이터 등을 포함한다.
도 12는 터널의 천장 벽면에 관한 촬영 영상 데이터(이미지)이고, 도 15는 터널의 좌측 벽부와 우측벽부에 관한 촬영 영상 데이터(이미지)이다. 또한, 도 13은 도 10의 'D'를 확대해서 보인 '스캔 그래프'이다. 상기 '스캔 그래프'는 터널 벽면의 굴곡 상태 데이터와 단면 형상 데이터를 기반으로 파악한 3D 스캔 검측 데이터의 표현 형태이며, 본 데이터를 통해 터널 벽면의 라이닝을 파악할 수 있다. 이를 위해 본 실시의 상기 스캔 그래프는 터널 벽면의 단면 형상이 바탕화면에 그래프 형태로 게시되고, 터널 벽면의 각 지점별 거리값의 변화가 표 형태로 게시된다. 상기 그래프 형태에는 거리값에 맞춰 그래프 선을 표시할 수 있다. 여기서, 상기 터널 벽면의 라이닝을 보이기 위한 3D 스캔 검측 데이터는 레이저를 조사하는 기능의 터널형상 측정기(120)로 측정된 터널 벽면과의 거리이고, 해당 거리 정보를 통해 터널 벽면의 굴곡을 파악해서 상기 이상 여부 등을 체크할 수 있게 한다. 상기 현황페이지와 같이 테이블 그래픽에서 검사구간이 선택되면 해당하는 구간의 스캔 그래프가 출력될 수 있다. 본 실시 예에서 상기 스캔 그래프는 통합 페이지에 게시되었으나, 이외에도 테이블 그래픽에서 검사구간이 선택되면 GUI 모듈(430)에 의해 현황페이지와 스캔 그래프 중 선택된 하나 이상이 출력되도록 될 수 있다.
또한, 도 16은 좌측 도상(LL)과 중앙 도상(LR+RL)과 우측 도상(RR)에 관한 촬영 영상 데이터(이미지)이다. 또한, 도 17는 터널의 레일 및 궤도 전체에 관한 촬영 영상 데이터와, 레이저 측정 데이터를 기반으로 파악한 레일 표면 및 마모도 영상 데이터와, 촬영 영상 데이터와 레이저 측정 데이터와 조도 측정 데이터를 종합해 파악된 궤도 틀림 그래프이다.
또한, 본 실시 예에서 상기 현황페이지의 '데이터 보기' 메뉴를 클릭하면, 앞에서 예시한 해당하는 검사대상의 촬영 영상 이미지가 별도의 창으로 팝업될 수 있다.
결국, 관리자는 테이블 그래픽을 통해 검사구간과 검사대상별로 이상지점의 개수를 파악해서 터널 이상의 분포 현황을 직관적으로 확인해 판단할 수 있고, 이중 검사구간 선택을 통해 세부항목 및 파트별로 터널 이상의 분포 현황을 파악할 수 있으며, 이중 세부항목 선택을 통해 관련 수집정보를 확인해서 이상 정도를 확인할 수 있다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조해 설명했지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (10)

  1. 벽면촬영 카메라와, 벽면과의 거리를 측정하는 터널형상 측정기와, 상기 벽면촬영 카메라 및 터널형상 측정기의 동작을 제어하고 수집정보를 벽면 이상지점 정보로 데이터화하는 벽면검사용 컨트롤러가 구비된 터널 벽면 검사장치; 레일촬영 카메라와, 상기 레일촬영 카메라의 동작을 제어하고 수집정보를 레일 이상지점 정보로 데이터화하는 레일검사용 컨트롤러가 구비된 철도 레일 검사장치; 도상촬영 카메라와, 상기 도상촬영 카메라의 동작을 제어하고 수집정보를 도상 이상지점 정보로 데이터화하는 도상검사용 컨트롤러가 구비된 도상 검사장치; 주행영상 카메라와, 장애물을 감지하는 감지센서와, 상기 주행영상 카메라의 수집정보 또는 감지센서의 감지신호를 분석해서 장애물과의 벡터 거리를 측정하는 거리계측모듈과, 상기 주행영상 카메라와 감지센서 및 거리계측모듈에 의해 감지된 장애물의 배치 위치 중 유효 장애물로 판정할 위치 범위인 유효영역을 설정하고 유효 장애물을 판정하는 영역설정모듈과, 주행조작에 대응한 운전신호를 생성하고 영역설정모듈의 판정신호에 따라 정지신호를 생성하는 운전제어모듈과, 상기 운전신호와 정지신호에 따라 구동부의 동작을 제어하는 주행기기가 구비된 주행장치;를 포함하고,
    상기 영역설정모듈은, 상기 유효영역의 상하좌우 각 경계가 위치하는 레일로부터의 거리가 입력되면, 레일로부터의 상기 거리에 해당하는 촬영 영상 이미지 내 특정 지점을 거리계측모듈의 계측을 통해 확인해서 유효영역의 경계 라인을 표시하고, 레일로부터의 상기 거리 위치 범위에 존재한 장애물을 유효 장애물로 인식하는 것;을 특징으로 하는 철도 터널의 통합 안전진단 기능을 갖춘 자율 주행형 진단 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 터널 벽면 검사장치와 철도 레일 검사장치와 도상 검사장치 각각의 수집정보에 터널의 검사구간 단위로 분류 가능하도록 터널위치정보를 링크해서 저장하는 정보 저장부를 더 포함하는 것;
    을 특징으로 하는 철도 터널의 통합 안전진단 기능을 갖춘 자율 주행형 진단 어셈블리.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 영역설정모듈은,
    상기 유효영역의 시점을 한계영역으로 설정하고, 상기 시점으로부터 일정 거리에 위치하는 지점을 유효영역의 종점인 검지영역으로 설정해서, 3차원의 유효영역을 생성하는 것;
    을 특징으로 하는 철도 터널의 통합 안전진단 기능을 갖춘 자율 주행형 진단 어셈블리.
  6. 벽면촬영 카메라와, 벽면과의 거리를 측정하는 터널형상 측정기와, 상기 벽면촬영 카메라 및 터널형상 측정기의 동작을 제어하고 수집정보를 벽면 이상지점 정보로 데이터화하는 벽면검사용 컨트롤러가 구비된 터널 벽면 검사장치; 레일촬영 카메라와, 상기 레일촬영 카메라의 동작을 제어하고 수집정보를 레일 이상지점 정보로 데이터화하는 레일검사용 컨트롤러가 구비된 철도 레일 검사장치; 도상촬영 카메라와, 상기 도상촬영 카메라의 동작을 제어하고 수집정보를 도상 이상지점 정보로 데이터화하는 도상검사용 컨트롤러가 구비된 도상 검사장치; 주행영상 카메라와, 장애물을 감지하는 감지센서와, 상기 주행영상 카메라의 수집정보 또는 감지센서의 감지신호를 분석해서 장애물과의 벡터 거리를 측정하는 거리계측모듈과, 상기 주행영상 카메라와 감지센서 및 거리계측모듈에 의해 감지된 장애물의 배치 위치 중 유효 장애물로 판정할 위치 범위인 유효영역을 설정하고 유효 장애물을 판정하는 영역설정모듈과, 주행조작에 대응한 운전신호를 생성하고 영역설정모듈의 판정신호에 따라 정지신호를 생성하는 운전제어모듈과, 상기 운전신호와 정지신호에 따라 구동부의 동작을 제어하는 주행기기가 구비된 주행장치;를 포함하고,
    상기 터널 벽면 검사장치에 의해 수집된 벽면 이상지점 정보와, 상기 철도 레일 검사장치에 의해 수집된 레일 이상지점 정보와, 상기 도상 검사장치에 의해 수집된 도상 이상지점 정보를 철도 터널의 검사구간 단위로 분류 가능하도록 저장하는 데이터 저장모듈; 프로세스에 따라 데이터 저장모듈에서 벽면 이상지점 정보와 레일 이상지점 정보와 도상 이상지점 정보를 검색해 출력시키는 데이터 처리모듈; 상기 검사구간과 검사대상이 행렬로 분류된 테이블 그래픽을 생성하고, 상기 데이터 처리모듈에서 검색된 정보인 벽면 이상지점과 레일 이상지점과 도상 이상지점 각각의 수량이 테이블 그래픽의 해당 셀에 시각적으로 표현되도록 처리하는 GUI 모듈;을 갖춘 검사결과 통합처리장치를 더 포함하는 것;
    을 특징으로 하는 철도 터널의 통합 안전진단 기능을 갖춘 자율 주행형 진단 어셈블리.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 벽면 이상지점 정보와 레일 이상지점 정보와 도상 이상지점 정보에는 이상 내용이 포함되고;
    상기 데이터 저장모듈은, 상기 이상 내용을 세부항목으로 분류한 것;
    을 특징으로 하는 철도 터널의 통합 안전진단 기능을 갖춘 자율 주행형 진단 어셈블리.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 데이터 저장모듈은 벽면 이상지점 정보와 레일 이상지점 정보와 도상 이상지점 정보를 검사구간별로 분류해서 식별코드가 설정된 데이터셋으로 관리하고;
    상기 GUI 모듈은, 상기 테이블 그래픽에서 검사구간 선택이 가능하도록 설정하며, 상기 데이터 처리모듈에 의해 검색된 데이터셋의 벽면 이상지점 정보와 레일 이상지점 정보와 도상 이상지점 정보가 검사대상의 파트 또는 세부항목별로 분류되어 표시된 현황페이지를 생성해 출력시키고;
    상기 데이터 처리모듈은 검사구간 선택을 통해 식별코드가 입력되면 데이터 저장모듈에서 해당 데이터셋을 검색하는 것;
    을 특징으로 하는 철도 터널의 통합 안전진단 기능을 갖춘 자율 주행형 진단 어셈블리.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 GUI 모듈은,
    벽면 이상지점과 레일 이상지점과 도상 이상지점 각각의 셀별 수량을 숫자와 색상 중 선택된 하나 이상으로 표현하는 것;
    을 특징으로 하는 철도 터널의 통합 안전진단 기능을 갖춘 자율 주행형 진단 어셈블리.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 GUI 모듈은, 철도 터널에서 상기 검사대상별 이상지점의 총 개수가 표현되도록 처리하는 것;
    을 특징으로 하는 철도 터널의 통합 안전진단 기능을 갖춘 자율 주행형 진단 어셈블리.
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